WO2019233701A1 - Method and apparatus for measuring vibrations of an object using a drone - Google Patents

Method and apparatus for measuring vibrations of an object using a drone Download PDF

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WO2019233701A1
WO2019233701A1 PCT/EP2019/061945 EP2019061945W WO2019233701A1 WO 2019233701 A1 WO2019233701 A1 WO 2019233701A1 EP 2019061945 W EP2019061945 W EP 2019061945W WO 2019233701 A1 WO2019233701 A1 WO 2019233701A1
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WO
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Prior art keywords
measuring
base station
interrogation
deflecting unit
vibrations
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/061945
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German (de)
French (fr)
Inventor
Mohamed Alsayed Ahmed M. Ismail
Original Assignee
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
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Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. filed Critical Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Publication of WO2019233701A1 publication Critical patent/WO2019233701A1/en

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S17/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for measuring vibrations of an object.
  • the invention relates to a method for measuring vibrations of an object having the features of the preamble of independent patent claim 1 and an apparatus for carrying out such a method having the features of the preamble of patent claim 14.
  • LSU laser scanning unit
  • EP 2 515 073 A2 discloses a method and apparatus for arranging a laser Doppler vibrometer during scanning.
  • a Strahlumschtechnik is arranged in a fixed arrangement to the object to be scanned.
  • This known method and apparatus, as well as other commercially available beam deflecting LDVs are less suitable for measuring vibrations of larger objects, such as structures, when scanning a large object in the direction of two solid angles from a solid Fixed point flat angles between the incident laser beam and the surface of the object result, which can be avoided only by a very large distance to the object.
  • the respective device remote surfaces of the object with the laser beam are often not accessible.
  • an LDV must be implemented more frequently with a beam redirecting unit that scans a surface of a large object in the direction of two solid angles from a fixed point.
  • US 2007/0175283 A1 discloses a system and a method for measuring vibrations of an object having the features of the preambles of the independent patent claims. At the respective object whose vibrations are to be measured, a reflective mark is attached. An optical module spaced from the object emits an electromagnetic beam toward the reflective marker and receives the reflected beam. The optics module demodulates the reflected beam to measure the oscillations of the object. The optics module can be pivoted about different axes in order to align the electromagnetic beam with the reflective marking.
  • the optical module can be mounted on rails to move it linearly. Furthermore, a separate beam deflector may be used to direct the electromagnetic beam and the reflected beam around an obstacle.
  • the beam deflector may comprise a vibration isolation unit and a remote-controlled rotation unit for changing its deflection angle.
  • a geodetic surveying system and a method for determining the new point are known.
  • a known absolute position of a reference point is defined by a reference component.
  • At least one new point determination component derives a relative new point position.
  • mutual relative reference information can be derived between the reference component and the at least one new point determination component, in particular for the purpose of referencing the reference point position.
  • the reference component is carried by an auto-mobile, unmanned, controllable aircraft, so that the at least one reference point is provided as a mobile reference point.
  • the aircraft is designed such that the reference component is spatially freely displaceable and in particular substantially positionally fixed positionable.
  • the invention has for its object to provide a method having the features of the preamble of independent claim 1 and an apparatus having the features of the preamble of claim 14, with which also oscillations of remote areas of very large objects, such as buildings, are measurable.
  • the Strahlumlenkaku is stored on an unmanned flying object and flowed when redirecting the directed from the ground-based base station on the Strahlum
  • the jet deflection unit can be positioned largely freely in space.
  • the beam deflection unit can be positioned so that vibrations of very large objects and of remote areas of such large objects, which would not be accessible by means of a supported on the ground Strahlumlenkmaschine, can be measured.
  • the beam deflection unit can be positioned such that the interrogation beam strikes the surface of the object in the respective area at an approximately right angle or in a specific direction in which the oscillations of the object are of interest, and by flying the beam deflection unit over the respective object, the object can be scanned over a large area with respect to vibrations of its surface.
  • An unmanned flying object here means, in particular, an unmanned flying object which is suitable for flight at very low speeds over ground and preferably also for hovering.
  • Such unmanned aerial vehicles often have multiple rotors with vertical rotor axes.
  • the unmanned flying objects suitable for carrying out the present invention are often referred to as drones or UAV (Unmanned Aerial Vehicle).
  • UAV Unmanned Aerial Vehicle
  • these generic terms also refer to unmanned flying objects which are not necessarily suitable for flying at very low speeds over ground or even to a hover.
  • the oscillations of the object are selectively detected in the measuring direction in which the interrogating beam strikes the object in the respective area, since the measuring signal in the form of the measuring beam only contains information about this component of the oscillations.
  • the unmanned flying object typically remotely controlled, with control commands transmitted wirelessly or by wire to the unmanned aerial object.
  • control commands transmitted wirelessly or by wire to the unmanned aerial object.
  • the beam deflection unit can be displaced by flying with the flying object in order to direct the interrogation beam successively to different areas of the object or also to different objects.
  • the beam deflection unit can be adjusted relative to the flying object in order to direct the interrogation beam successively to different areas of the object or to different objects.
  • This adjustment of the beam deflecting unit may comprise a change of direction of the measuring direction by one or two, in particular two orthogonal pivot axes.
  • a mirror of the beam deflecting unit can be pivoted relative to the flying object about the pivot axes.
  • two or more mirrors of the beam deflecting unit, which deflect the scanning beam one after the other can be mounted on the unmanned flying object, each being pivotable about a pivot axis in order to deflect the interrogating beam in different directions by respectively different angles.
  • the flying object can also be guided along the forward direction when flying the beam deflection unit with the interrogation beam or an additional guiding beam.
  • the guidance of flying objects with a guide beam is known in principle.
  • a guide in at least one other direction with the or another guide beam can be done to completely define the position of the flying object in the air with this guide in several directions.
  • the interrogation beam at the base station for example, about a vertical and about a horizontal pivot axis relative to the ground to be swiveled to him always flown on the unmanned flying object To direct beam deflection unit.
  • the portion of the interrogation beam reflected from the region of the object opposite to the measuring device can, in particular with regard to the wavelength of its radiation and / or the period length or the phase of a phase, frequency and impressed on the beam deflecting unit in the base station prior to directing to the interrogation beam. or amplitude modulation are analyzed.
  • the portion of the interrogation beam reflected counter to the direction of measurement can be superimposed with a reference component split off from the interrogation beam before being directed onto the beam deflection unit in the base station, and the resulting interference can be detected.
  • an interferometric analysis of the interrogation beam requires a coherent interrogation beam having a coherence length of at least the path from the base station to the object and back.
  • the interrogation beam will be a laser beam.
  • the method according to the invention is often one of scanning laser vibrometry or scanning laser Doppler vibrometry.
  • a beam deflection unit In scanning laser vibrometry, it is generally known that a beam deflection unit must be decoupled from the oscillating object whose vibrations are to be measured.
  • oscillations or other dynamic movements of the jet deflection unit flown with the unmanned flying object may possibly not be prevented.
  • the flow deflection unit flown is decoupled from the object whose vibrations are being measured. Influences of vibrations of the beam deflecting unit on the measuring signal in the form of the measuring beam are also separable. This separation can be carried out on the basis of characteristic frequencies of these influences or else by measuring the oscillations of the beam deflection unit in turn.
  • vibrations of the beam deflection unit can be taken into account when analyzing the measurement signal and measured by analyzing a reference component of the interrogation beam or a reference beam in the base station which is reflected in the backward direction by a reference object on the beam deflection unit.
  • the consideration of the vibrations of the beam deflection unit when analyzing the measurement signal is generally used to detect and separate changes or components of the measurement signal that result from the vibrations of the beam deflection unit and not from the vibrations of the object of interest.
  • the Strahlumschü is decoupled vibration technology of the flying object and in particular by the drives of the aircraft excited oscillations.
  • the beam deflecting unit can be elastically mounted in a suitable manner on the unmanned aerial object.
  • the object has a geometry measured by a conventional 3D measuring method, such as, for example, LIDAR (Light Detection And Ranging) or photography, in particular stereo photography.
  • a polling beam is directed from a base station in a forward direction to a beam deflecting unit which is supported via a vibration isolating mount on an unmanned aerial vehicle with rotors driven by motors.
  • the interrogation beam is deflected by the beam deflecting unit in a measuring direction so that it strikes a region of the object in the measuring direction.
  • a portion of the interrogation beam which is reflected by the region of the object in a measurement direction opposite to the measurement direction is deflected by the beam deflection unit in a reverse direction opposite to the forward direction, so that the measurement direction opposite from the region of the object in the measurement direction reflected portion of the interrogation beam as measuring beam returns to the base station.
  • the interrogation beam and the measuring beam are signal-processed in the base station to detect vibrations of the area of the object in the measuring direction. This may in particular serve the purpose of determining structural features of modal parameters, stiffness, wear and / or cracks of the area of the object. In signal processing, vibration noise caused by the motors and rotors of the unmanned flying object is suppressed.
  • the base station supported on the ground can be moved over the ground in order, for example, to be able to measure the vibrations of moving objects such as moving motor vehicles or aircraft rolling on the ground.
  • the object whose vibrations are measured by the method according to the invention may also be a natural object, such as a ground surface or a rock. Even such Objects can be scanned over a large area with the aid of the flown with the unmanned flying object Strahlumlenkmaschine with the interrogation beam emitted by the base station.
  • a device for carrying out the method according to the invention with a base station, which is designed to emit a query beam in a forward direction and a measurement beam in the form of a reverse direction of a forward direction in a forward direction, reflected by a portion of an object portion of the interrogation beam with respect to vibrations of the region of the object, and with a beam deflecting unit which is designed and arranged to deflect the interrogation beam from the forward direction into a measuring direction, wherein the portion of the interrogation beam reflected by the region of the object relative to the measuring direction differs from the beam deflecting unit is deflected in the forward direction, so that the portion of the interrogation beam reflected from the area of the object opposite to the measuring direction as the measuring beam passes back to the base station, has an unmanned flying object at which the S is mounted and is adapted to fly the Strahlumlenkmaschine directed at the deflecting the directed from the ground-based base station on the Strahlumlenkmaschinen.
  • At least one mirror of the beam deflecting unit can be pivoted by a motor relative to the flying object.
  • the flying object can be designed for guidance through the interrogation beam, through one or more guide beams and / or through one or more guide lines.
  • the base station can be designed to analyze the measurement beam with regard to the wavelength of its radiation and / or the period length or phase of a phase, frequency or amplitude modulation imposed on the interrogation beam prior to directing in the base station ,
  • the base station may comprise an interferometer, which is designed to superimpose the portion of the interrogation beam reflected counter to the measuring direction with a reference beam split off from the interrogation beam before directing to the beam deflecting unit in the base station.
  • the measuring principle used in carrying out the method according to the invention or the use of the device according to the invention can, in particular, be the laser Doppler vibrometry (LDV). In principle, however, a variation in the transit time of the interrogation beam from the base station via the beam deflection unit to the object and again via the beam deflection unit back to the base station can be continuously recorded and analyzed for changes.
  • LDV laser Doppler vibrometry
  • the device according to the invention may comprise a reference measuring arrangement which is designed to measure vibrations of the beam deflecting unit by analyzing a reference portion of the interrogation beam or of a reference beam in the base station which is reflected in the backward direction by a reference object on the beam deflecting unit. These vibrations can then be taken into account when analyzing the measuring signal in the form of the measuring beam.
  • the interrogation beam may be a laser beam provided by a laser in the base station.
  • the beam deflection unit mounted on the unmanned flying object is preferably decoupled from the flying object in terms of vibration, in order to minimize the vibrations of the beam deflection unit.
  • the measures of minimizing the vibrations of the beam deflecting unit may also include shielding the beam deflecting unit from transient air currents caused by drives of the unmanned flying object. It is understood that when the beam deflecting unit is positioned not only along a fixedly oriented interrogating beam with the unmanned flying object to scan the respective object with respect to its vibrations, the interrogating beam of the beam deflecting unit emitted by the base station is to be tracked.
  • the flying object If the flying object is guided with the interrogation beam, it can be guided to a new position by changing the orientation of the interrogation beam.
  • the base station supported on the ground of the device according to the invention may comprise a chassis to move it to the ground parallel to a moving object whose vibrations are to be measured.
  • FIG. 1 shows schematically a device according to the invention in carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 2 shows the device according to the invention according to FIG. 1 in carrying out the method according to the invention for measuring vibrations of another object, specifically a moving motor vehicle.
  • FIG. 3 shows the device according to the invention according to FIGS. 1 and 2 during the implementation of the method according to the invention for measuring oscillations of yet another object, specifically a building in the form of a bridge.
  • FIGS. 1 and 2 shows the apparatus according to the invention according to FIGS. 1 and 2 in the implementation of the method according to the invention for measuring oscillations of yet another object, specifically an industrial plant;
  • FIG. 5 shows the device according to the invention according to FIGS. 1 and 2 in carrying out the method according to the invention for measuring oscillations of yet another object, specifically a ground section.
  • a device 1 shown in FIG. 1 is used for measuring oscillations of an object 2, specifically oscillations of a region 3 of a surface 4 of the object 2.
  • the beam deflection unit 9 redirects the interrogation beam 5 in a measuring direction 10 in which it strikes the surface 4 as vertically as possible in the region 3.
  • the measuring direction 10 also determines the direction in which the vibrations of the object 2 with the device 1 are measured.
  • a portion of the interrogation beam 5 reflected from the surface 4 into the region 3 counter to the measuring direction 10 is deflected by the beam deflecting unit 9 in a reverse direction 11 opposite the forward direction 8 and thus returns as the measuring beam 12 to the base station 7.
  • the measuring beam 12 with respect to the vibrations of the area 3 of the surface 4 analyzed.
  • a frequency shift of the measuring beam 12 relative to the interrogation beam 5 can be detected, which is based on a Doppler effect.
  • the interrogation beam 5 can also be directed directly from the base station 7 onto the object 2 in order to measure vibrations of the object 2.
  • Such a query beam 5 'directed directly from the base station 7 to the object 2 is shown in FIG.
  • the beam deflection unit 9 is flown with the aid of an unmanned aerial object 13 and thus arranged with respect to the floor 21 using the unmanned flying object 13 Base station 7 and also arranged on the bottom 21 object 2 posi- tioned.
  • the unmanned flying object 13 is one which is suitable for hovering and which is controlled by a communication link 14, which is formed wirelessly here, by a control 15 arranged at the base 21, just like the base station 7.
  • the controller 15 also communicates with the base station 7 so that the interrogating beam 5 emanating from the base station 7 always strikes the beam deflecting unit 9 at the unmanned aerial object 13.
  • the base station 7 may pivot the forward direction 8 about a horizontal axis 16 and a vertical axis 17 and may be configured to rotate with the one emitted in the forward direction 8
  • Interrogation beam 5 to track the beam deflecting unit 9 on the unmanned aerial object 13.
  • the forward direction in which the base station transmits the interrogation beam 5 can be pivoted about a horizontal and a vertical pivot axis in order to align the interrogation beam at arbitrary solid angles.
  • the unmanned flying object 13 may be configured to always arrange the beam deflecting unit 9 in the forward direction 8 from the base station 7. In other words, the unmanned flying object 13 may be designed such that it is guided by the interrogation beam 5.
  • a mirror 23 of the beam deflection unit 9 is mounted on the unmanned flying object 13 via a pivoting device 18, which allows a motorized pivoting of the mirror 23 by at least one pivot axis in order to direct the interrogation beam 5 in the measuring direction 10 to different areas 3 of the object 2 , Furthermore, a bearing 19 of the beam deflection unit 9 on the unmanned flying object 13 is designed such that it decouples the beam deflection unit 9 from the unmanned flying object 13 in terms of vibration technology.
  • the base station 7 may be designed such that it is detected by the interrogation signal 5 or a reference beam or by analysis of a portion of the interrogation beam 5 or of the reference beam which is reflected by a reference object on the beam deflection unit 9.
  • FIG. 1 shows an unspecified object 2 whose vibrations are measured with the device 1
  • FIG. 2 shows as object 2 a traveling motor vehicle 20.
  • the unmanned flying object 13 is also in a second position 13 ', which illustrates how, in this second position, another region 3' of the surface 4 of the object 2 can be measured with respect to its vibrations with the interrogation beam 5.
  • the pivoting device of the bearing 19 of the beam deflecting unit 9 is not explicitly shown on the unmanned flying object 13, although it is also present here.
  • the pivoting device 18 of the bearing 19 of the beam deflecting unit 9 is not shown separately on the unmanned flying object 13. Nevertheless, here too, the mirror 23 of the beam deflecting unit 9 can be pivoted by motor means relative to the unmanned flying object 13 in order to direct the measuring direction 10 to different areas 3, 3 'of the surface 3 of the object 2 whose oscillations are to be measured.
  • the object 2 is a building 22, specifically a bridge. In such a structure 22, measurements of the vibrations of many regions 3 with the interrogation beam 5 starting from a base station supported on the base 21 are not meaningfully possible even when using an additional beam deflection unit 9 supported on the base 21.
  • the beam deflection unit 9 mounted on the unmanned flying object 13 can be flown with the unmanned flying object 13 in virtually any desired positions relative to the object 2 and the base station 7.
  • the interrogation signal 5 can be aligned with the beam deflecting unit 9 to arbitrary areas 3, 3 'of the object 2, even in such a way that the interrogation beam 5 is at least approximately perpendicular or in a certain direction in the respective measuring direction 10, 10' in which the vibrations of the object 2 are of interest, on the surface 4 of the object 2 falls.
  • the embodiment of the device 1 according to the invention and the method according to the invention shown in FIG. 4 measures vibrations of surfaces 4 of an industrial plant 24 as object 2 in order to monitor the industrial plant 4, for example in terms of safety.
  • the monitored parts of the industrial plant can be 24 different pressure vessels or protective jackets, even of nuclear power plants.
  • the base station 7 is arranged together with the controller 15 on a chassis 27, and the base station 7 together with the controller 15 during the implementation of the method according to the invention Chassis 27 are moved over the bottom 21.
  • the chassis 27 can also be provided exclusively to position the base station 7 together with the controller 15 for carrying out the method according to the invention.
  • the method according to the invention is used for detecting vibrations of the surface 4 of an object 2 in the form of a grounding section 25.
  • the ground section 25 is along a scanning path 26 with the region 3 in which the interrogation beam 5 on the surface 4 occurs, scanned.
  • Measuring the vibrations of the surface 4 of the ground portion 25 may, for. B. in the context of seismological investigations to determine deposits of soil estimates or to check the safety of mountain slopes against avalanche or the like. Furthermore, the use for agricultural purposes for soil characterization and for the detection of insect populations, plant stands, which are characterized by different vibrations, or the like is possible.

Abstract

In order to measure vibrations of an object (2), said object having a geometry measured by a conventional 3D measuring method, an interrogating beam (5) is directed in a forward direction (8) from a base station (7) to a beam deflection unit (9), which is mounted on an unmanned flying object (13) by way of a vibration-isolated mount (19). The interrogating beam (5) is deflected by the beam deflection unit (9) into a measurement direction (10) such that said beam strikes a region (3) of the object (2) in the measurement direction (10). A portion of the interrogating beam (5) that is reflected into a measurement direction counter to the measurement direction (10) by the region (3) of the object (2) is deflected by the beam deflection unit (9) into a return direction (10) counter to the forward direction (8) such that the portion of the interrogating beam (5) reflected into the measurement direction counter to the measurement direction (10) by the region (3) of the object (2) returns back to the base station (7) as a measurement beam (12). The interrogating beam (5) and the measurement beam (12) are subject to signal processing in the base station (7) in order to evaluate structural features of modal parameters, rigidity, wear and/or tears of the region (3) of the object (2). During the signal processing, a vibration noise caused by motors and rotors of the unmanned flying object (13) is suppressed.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG  TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von Schwin- gungen eines Objekts. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Messen von Schwingungen eines Objekts mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patent- anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 14. The invention relates to a method and a device for measuring vibrations of an object. In particular, the invention relates to a method for measuring vibrations of an object having the features of the preamble of independent patent claim 1 and an apparatus for carrying out such a method having the features of the preamble of patent claim 14.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Zur berührungslosen Messung von Schwingungen einer Oberfläche eines Objekts im nieder- bis mittelfrequenten Frequenzbereich sind Laser-Doppler-Vibrometer (LDV) bekannt. Diese inter- ferometrischen Messsysteme erfassen die Schwingungen eines Bereichs eines Objekts in Rich- tung eines auf den Bereich gerichteten Laserstrahls. Um großflächig messen zu können, werden diese Messsysteme mit einer Strahlumlenkeinheit, einer sogenannten Laser-Scanning-Unit (LSU), ausgestattet. Die Strahlumlenkeinheit weist in der Regel mindestens einen den Laserstrahl umlenkenden und verschwenkbaren Spiegel auf und erlaubt das automatische Abscannen einer Oberfläche des Objekts. Bei bekannten Strahlumlenkeinheiten erfolgt das Abscannen der Ober- fläche ausgehend von einem festen Drehpunkt des Spiegels in Richtung von zwei Raumwinkeln. For the non-contact measurement of vibrations of a surface of an object in the low to medium frequency range laser Doppler vibrometer (LDV) are known. These interferometric measuring systems detect the vibrations of a region of an object in the direction of a laser beam directed onto the region. In order to be able to measure over a large area, these measuring systems are equipped with a beam deflection unit, a so-called laser scanning unit (LSU). As a rule, the beam deflecting unit has at least one mirror which deflects and pivots the laser beam and permits the automatic scanning of a surface of the object. In known beam deflecting units, the scanning of the surface takes place starting from a fixed pivot point of the mirror in the direction of two solid angles.
Die EP 2 515 073 A2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anordnen eines Laser- Doppler-Vibrometers beim Scannen. Dabei ist eine Strahlumlenkeinheit in fester Anordnung zu dem abzuscannenden Objekt angeordnet. Dieses bekannte Verfahren und diese bekannte Vorrichtung sind ebenso wie andere, kommerziell erhältliche LDV mit Strahlumlenkeinheit für das Messen von Schwingungen von größeren Objek- ten, zum Beispiel Bauwerken, wenig geeignet, da sich beim Abscannen eines großen Objekts in Richtung von zwei Raumwinkeln ausgehend von einem festen Punkt flache Winkel zwischen dem auftreffenden Laserstrahl und der Oberfläche des Objekts ergeben, die sich nur durch eine sehr große Distanz zum Objekt vermeiden lassen. Zudem sind der jeweiligen Vorrichtung abgekehrte Oberflächen des Objekts mit dem Laserstrahl oft gar nicht erreichbar. EP 2 515 073 A2 discloses a method and apparatus for arranging a laser Doppler vibrometer during scanning. In this case, a Strahlumlenkeinheit is arranged in a fixed arrangement to the object to be scanned. This known method and apparatus, as well as other commercially available beam deflecting LDVs, are less suitable for measuring vibrations of larger objects, such as structures, when scanning a large object in the direction of two solid angles from a solid Fixed point flat angles between the incident laser beam and the surface of the object result, which can be avoided only by a very large distance to the object. In addition, the respective device remote surfaces of the object with the laser beam are often not accessible.
Um diesen Problemen zu begegnen, muss ein LDV mit einer Strahlumlenkeinheit, die eine Ober- fläche eines großen Objekts in Richtung von zwei Raumwinkeln ausgehend von einem festen Punkt abtastet, häufiger umgesetzt werden. To address these problems, an LDV must be implemented more frequently with a beam redirecting unit that scans a surface of a large object in the direction of two solid angles from a fixed point.
Eine bekannte kommerziell erhältliche Lösung für dieses Problem sind industrielle Prüfstände, die mit Roboterarmen zum Umsetzen des LDV mit der Strahlumlenkeinheit ausgestattet sind. Diese Systeme sind extrem kostspielig, in der Regel fest an einem Ort installiert und für sehr große schwingende Objekte, wie beispielsweise Bauwerke, nicht einsetzbar. Aus der US 2007/0175283 A1 sind ein System und ein Verfahren zum Messen von Schwin- gungen eines Objekts mit den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Patentansprüche bekannt. An dem jeweiligen Objekt, dessen Schwingungen gemessen werden sollen, wird eine reflektierende Markierung befestigt. Ein beabstandet von dem Objekt angeordnetes Optikmodul sendet einen elektromagnetischen Strahl zu der reflektierenden Markierung hin aus und empfängt den reflektierten Strahl. Das Optikmodul demoduliert den reflektierten Strahl, um die Schwin- gungen des Objekts zu messen. Das Optikmodul kann um verschiedene Achsen verschwenkt werden, um den elektromagnetischen Strahl auf die reflektierende Markierung auszurichten. Das Optikmodul kann auf Schienen gelagert sein, um es linear zu verfahren. Weiterhin kann ein sepa- rater Strahlumlenker verwendet werden, um den elektromagnetischen Strahl und den reflektierten Strahl um ein Hindernis herum zu lenken. Der Strahlumlenker kann eine Schwingungsisolations- einheit und eine ferngesteuerte Rotationseinheit zur Änderung seines Umlenkwinkels umfassen. One known commercially available solution to this problem is industrial test benches equipped with robotic arms for reacting the LDV with the beam deflecting unit. These systems are extremely expensive, usually fixed in one place and can not be used for very large vibrating objects such as structures. US 2007/0175283 A1 discloses a system and a method for measuring vibrations of an object having the features of the preambles of the independent patent claims. At the respective object whose vibrations are to be measured, a reflective mark is attached. An optical module spaced from the object emits an electromagnetic beam toward the reflective marker and receives the reflected beam. The optics module demodulates the reflected beam to measure the oscillations of the object. The optics module can be pivoted about different axes in order to align the electromagnetic beam with the reflective marking. The optical module can be mounted on rails to move it linearly. Furthermore, a separate beam deflector may be used to direct the electromagnetic beam and the reflected beam around an obstacle. The beam deflector may comprise a vibration isolation unit and a remote-controlled rotation unit for changing its deflection angle.
Aus der EP 2 51 1 658 A1 sind ein geodätisches Vermessungssystem und ein Verfahren zur Neupunktbestimmung bekannt. Eine bekannte absolute Position eines Referenzpunkts wird durch eine Referenzkomponente definiert. Mindestens eine Neupunktbestimmungskomponente leitet eine relative Neupunktposition ab. Weiterhin sind gegenseitige relative Referenzinformatio- nen zwischen der Referenzkomponente und der mindestens einen Neupunktbestimmungskom- ponente ableitbar, insbesondere zum Zwecke einer Referenzierung gegenüber der Referenz- punktposition. Die Referenzkomponente wird durch von einem auto-mobilen, unbemannten, steuerbaren Fluggerät getragen, so dass der mindestens eine Referenzpunkt als mobiler Refe- renzpunkt bereitgestellt wird. Das Fluggerät ist derart ausgebildet, dass die Referenzkomponente räumlich frei versetzbar und insbesondere im Wesentlichen positionsfest positionierbar ist. From EP 2 51 1 658 A1 a geodetic surveying system and a method for determining the new point are known. A known absolute position of a reference point is defined by a reference component. At least one new point determination component derives a relative new point position. Furthermore, mutual relative reference information can be derived between the reference component and the at least one new point determination component, in particular for the purpose of referencing the reference point position. The reference component is carried by an auto-mobile, unmanned, controllable aircraft, so that the at least one reference point is provided as a mobile reference point. The aircraft is designed such that the reference component is spatially freely displaceable and in particular substantially positionally fixed positionable.
AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 14 aufzuzeigen, mit denen auch Schwingungen abgelegener Bereiche sehr großer Objekte, wie beispielsweise von Bauwerken, messbar sind. The invention has for its object to provide a method having the features of the preamble of independent claim 1 and an apparatus having the features of the preamble of claim 14, with which also oscillations of remote areas of very large objects, such as buildings, are measurable.
LOSUNG SOLUTION
Die Aufgabe der Erfindung wird durch Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patent- ansprüche 1 und 5 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert. The object of the invention is achieved by methods having the features of independent patent claims 1 and 5 and by a device having the features of patent claim 14. Preferred embodiments of the invention of the method and the device according to the invention are defined in the dependent claims.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DESCRIPTION OF THE INVENTION
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Messen von Schwingungen eines Objekts, bei dem ein Abfragestrahl von einer Basisstation in einer Vorwärtsrichtung auf eine Strahlumlenkein- heit gerichtet wird, bei dem der Abfragestrahl von der Strahlumlenkeinheit in eine Messrichtung umgelenkt wird, so dass der Abfragestrahl in der Messrichtung auf einen Bereich des Objekts trifft, bei dem ein vom dem Bereich des Objekts entgegen der Messrichtung reflektierter Anteil des Abfragestrahls von der Strahlumlenkeinheit in eine der Vorwärtsrichtung entgegengesetzten Rückwärtsrichtung umgelenkt wird, so dass der von dem Bereich des Objekts entgegen der Messrichtung reflektierte Anteil des Abfragestrahls als Messstrahl zurück zu der Basisstation gelangt, und bei dem der von dem Bereich des Objekts entgegen der Messrichtung reflektierte Anteil des Abfragestrahls in der Basisstation hinsichtlich der Schwingungen des Bereichs des Objekts analysiert wird, wird die Strahlumlenkeinheit an einem unbemannten Flugobjekt gelagert und beim Umlenken des von der am Boden abgestützten Basisstation auf die Strahlumlenkeinheit gerichteten Abfragestrahls mit dem unbemannten Flugobjekt geflogen. In a method according to the invention for measuring oscillations of an object, in which a interrogation beam from a base station is directed in a forward direction to a beam deflection unit, in which the interrogation beam is deflected by the beam deflection unit in a measuring direction, so that the interrogation beam in the measuring direction strikes a region of the object in which a portion of the interrogation beam reflected from the region of the object opposite to the measuring direction is deflected by the beam deflecting unit in a reverse direction opposite the forward direction, so that the portion of the interrogation beam reflected from the region of the object counter to the measuring direction serves as measuring beam returns to the base station, and in which the portion of the interrogation beam in the base station which is reflected by the region of the object in the opposite direction to the measuring direction with respect to the vibrations of the region of the base station Object is analyzed, the Strahlumlenkeinheit is stored on an unmanned flying object and flowed when redirecting the directed from the ground-based base station on the Strahlumlenkeinheit query beam with the unmanned flying object.
Die Strahlumlenkeinheit ist durch seine Lagerung an dem unbemannten Flugobjekt mit Hilfe des unbemannten Flugobjekts weitgehend frei im Raum positionierbar. Insbesondere kann die Strahl umlenkeinheit so positioniert werden, dass auch Schwingungen von sehr großen Objekten und von abgelegenen Bereichen solcher großen Objekte, die mit Hilfe einer am Boden abgestützten Strahlumlenkeinheit nicht zugänglich wären, gemessen werden können. Mit dem unbemannten Flugobjekt kann die Strahlumlenkeinheit so positioniert werden, dass der Abfragestrahl in der Messrichtung unter einem zumindest annähernd rechten Winkel oder in einer bestimmten Richtung, in der die Schwingungen des Objekts von Interesse sind, in dem jeweiligen Bereich auf die Oberfläche des Objekts trifft, und durch Fliegen der Strahlumlenkeinheit über das jeweilige Objekt hinweg, kann das Objekt bezüglich Schwingungen seiner Oberfläche großflächig abge- tastet werden. Unter einem unbemannten Flugobjekt ist hier insbesondere ein unbemanntes Flugobjekt zu ver- stehen, das zu einem Flug mit sehr geringen Fluggeschwindigkeiten über Grund und vorzugs- weise auch zu einem Schwebeflug geeignet ist. Derartige unbemannte Flugobjekte verfügen viel- fach über mehrere Rotoren mit vertikalen Rotorachsen. Die zur Durchführung der vorliegenden Erfindung geeigneten unbemannten Flugobjekte werden vielfach auch als Drohnen oder als UAV (Unmanned Aerial Vehicle) bezeichnet. Diese Oberbegriffe bezeichnen aber auch unbemannte Flugobjekte, die nicht notwendigerweise zu einem Flug mit sehr geringen Geschwindigkeiten über Grund oder gar zu einem Schwebeflug geeignet sind. By virtue of its bearing on the unmanned aerial object with the aid of the unmanned aerial object, the jet deflection unit can be positioned largely freely in space. In particular, the beam deflection unit can be positioned so that vibrations of very large objects and of remote areas of such large objects, which would not be accessible by means of a supported on the ground Strahlumlenkeinheit, can be measured. With the unmanned flying object, the beam deflection unit can be positioned such that the interrogation beam strikes the surface of the object in the respective area at an approximately right angle or in a specific direction in which the oscillations of the object are of interest, and by flying the beam deflection unit over the respective object, the object can be scanned over a large area with respect to vibrations of its surface. An unmanned flying object here means, in particular, an unmanned flying object which is suitable for flight at very low speeds over ground and preferably also for hovering. Such unmanned aerial vehicles often have multiple rotors with vertical rotor axes. The unmanned flying objects suitable for carrying out the present invention are often referred to as drones or UAV (Unmanned Aerial Vehicle). However, these generic terms also refer to unmanned flying objects which are not necessarily suitable for flying at very low speeds over ground or even to a hover.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Schwingungen des Objekt selektiv in der Messrichtung erfasst, in der der Abfragestrahl in dem jeweiligen Bereich auf das Objekt trifft, da das Messsignal in Form des Messstrahls nur Informationen über diese Komponente der Schwin- gungen enthält. Durch gleichzeitiges Messen der Schwingungen in mehreren Bereichen und/oder mehreren Messrichtungen können jedoch alle Komponenten der Schwingungen des jeweiligen Objekts gemessen werden. With the method according to the invention, the oscillations of the object are selectively detected in the measuring direction in which the interrogating beam strikes the object in the respective area, since the measuring signal in the form of the measuring beam only contains information about this component of the oscillations. By simultaneously measuring the vibrations in several areas and / or several measuring directions, however, all the components of the vibrations of the respective object can be measured.
Zur Positionierung der Strahlumlenkeinheit mit dem unbemannten Flugobjekt gegenüber dem jeweiligen Objekt, dessen Schwingungen zu messen sind, wird das unbemannte Flugobjekt typischerweise ferngesteuert, wobei Steuerbefehle drahtlos oder drahtgebunden an das unbe- mannte Flugobjekt übertragen werden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, das unbemannte Flugobjekt mit der Strahlumlenkeinheit in einem Fesselflug zu fliegen, d. h. mit Hilfe von vom Boden aus gespannten Leinen zu steuern oder zu führen. Wie schon angesprochen wurde, kann die Strahlumlenkeinheit bei dem erfindungsgemäßen Ver- fahren durch Fliegen mit dem Flugobjekt verlagert werden, um den Abfragestrahl nacheinander auf unterschiedliche Bereiche des Objekts oder auch auf verschiedene Objekte zu richten. Weiterhin kann die Strahlumlenkeinheit gegenüber dem Flugobjekt verstellt werden, um den Abfragestrahl nacheinander auf unterschiedliche Bereiche des Objekts oder auf verschiedene Objekte zu richten. Dieses Verstellen der Strahlumlenkeinheit kann eine Richtungsänderung der Messrichtung um eine oder zwei, insbesondere zwei orthogonale Schwenkachsen umfassen. Dazu kann ein Spiegel der Strahlumlenkeinheit gegenüber dem Flugobjekt um die Schwenk- achsen verschwen kt werden. Grundsätzlich können an dem unbemannten Flugobjekt auch zwei oder mehr den Abfragestrahl nacheinander umlenkende Spiegel der Strahlumlenkeinheit gelagert sein, die jeweils um eine Schwenkachse verschwenkbar sind, um den Abfragestrahl in mehreren Richtungen um jeweils unterschiedliche Winkel umzulenken. To position the beam deflection unit with the unmanned flying object with respect to the respective object whose vibrations are to be measured, the unmanned flying object typically remotely controlled, with control commands transmitted wirelessly or by wire to the unmanned aerial object. In principle, however, it is also possible to fly the unmanned flying object with the beam deflecting unit in a tethered flight, ie to steer or guide it with the help of taut lines from the ground. As already mentioned, in the method according to the invention, the beam deflection unit can be displaced by flying with the flying object in order to direct the interrogation beam successively to different areas of the object or also to different objects. Furthermore, the beam deflection unit can be adjusted relative to the flying object in order to direct the interrogation beam successively to different areas of the object or to different objects. This adjustment of the beam deflecting unit may comprise a change of direction of the measuring direction by one or two, in particular two orthogonal pivot axes. For this purpose, a mirror of the beam deflecting unit can be pivoted relative to the flying object about the pivot axes. In principle, two or more mirrors of the beam deflecting unit, which deflect the scanning beam one after the other, can be mounted on the unmanned flying object, each being pivotable about a pivot axis in order to deflect the interrogating beam in different directions by respectively different angles.
Neben der bereits angedeuteten Möglichkeit, das unbemannte Flugobjekt im Fesselflug durch Leinen zu führen, kann das Flugobjekt beim Fliegen der Strahlumlenkeinheit auch mit dem Ab- fragestrahl oder einem zusätzlichen Führungsstrahl längs der Vorwärtsrichtung geführt werden. Die Führung von Flugobjekten mit einem Führungsstrahl ist grundsätzlich bekannt. Neben der Führung des Flugobjekts mit einem Führungsstrahl längs der Vorwärtsrichtung kann auch eine Führung in mindestens einer weiteren Richtung mit dem oder einem weiteren Führungsstrahl erfolgen, um mit dieser Führung in mehreren Richtungen die Position des Flugobjekts in der Luft vollständig zu definieren. Bei der Führung des Flugobjekts mit dem Abfragestrahl oder auch dann, wenn das Flugobjekt anderweitig gesteuert wird, kann der Abfragestrahl an der Basisstation beispielsweise um eine vertikale und um eine horizontale Schwenkachse gegenüber dem Boden verschwenkbar sein, um ihn stets auf die mit dem unbemannten Flugobjekt geflogenen Strahlumlenkeinheit zu richten. Der von dem Bereich des Objekts entgegen der Messeinrichtung reflektierte Anteil des Abfrage- strahls kann insbesondere hinsichtlich der Wellenlänge seiner Strahlung und/oder der Perioden- länge oder der Phase einer dem Abfragestrahl vor dem Richten auf die Strahlumlenkeinheit in der Basisstation aufgeprägten Phasen-, Frequenz- oder Amplitudenmodulation analysiert wer- den. Um diese Analyse durchzuführen, kann der entgegen der Messrichtung reflektierte Anteil des Abfragestrahls mit einem von dem Abfragestrahl vor dem Richten auf die Strahlumlenkeinheit in der Basisstation abgespaltenen Referenzanteil überlagert werden und die resultierende Inter- ferenz erfasst werden. In addition to the already indicated possibility of guiding the unmanned flying object through lines in the tethering flight, the flying object can also be guided along the forward direction when flying the beam deflection unit with the interrogation beam or an additional guiding beam. The guidance of flying objects with a guide beam is known in principle. In addition to the guidance of the flying object with a guide beam along the forward direction and a guide in at least one other direction with the or another guide beam can be done to completely define the position of the flying object in the air with this guide in several directions. In the guidance of the flying object with the interrogation beam or even if the flying object is controlled elsewhere, the interrogation beam at the base station, for example, about a vertical and about a horizontal pivot axis relative to the ground to be swiveled to him always flown on the unmanned flying object To direct beam deflection unit. The portion of the interrogation beam reflected from the region of the object opposite to the measuring device can, in particular with regard to the wavelength of its radiation and / or the period length or the phase of a phase, frequency and impressed on the beam deflecting unit in the base station prior to directing to the interrogation beam. or amplitude modulation are analyzed. In order to carry out this analysis, the portion of the interrogation beam reflected counter to the direction of measurement can be superimposed with a reference component split off from the interrogation beam before being directed onto the beam deflection unit in the base station, and the resulting interference can be detected.
Es versteht sich, dass eine interferometrische Analyse des Abfragestrahls einen kohärenten Abfragestrahl mit einer Kohärenzlänge von mindestens der Laufstrecke von der Basisstation zu dem Objekt und zurück voraussetzt. Typischerweise wird der Abfragestrahl ein Laserstrahl sein. Anders gesagt handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vielfach um ein solches der Scanning Laser-Vibrometrie oder der Scanning Laser-Doppler-Vibrometrie. It is understood that an interferometric analysis of the interrogation beam requires a coherent interrogation beam having a coherence length of at least the path from the base station to the object and back. Typically, the interrogation beam will be a laser beam. In other words, the method according to the invention is often one of scanning laser vibrometry or scanning laser Doppler vibrometry.
Bei der Scanning Laser-Vibrometrie ist es grundsätzlich bekannt, dass eine Strahlumlenkeinheit von dem schwingenden Objekt, dessen Schwingungen gemessen werden sollen, schwingungs- technisch entkoppelt werden muss. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können Schwin- gungen oder andere dynamische Bewegungen der mit dem unbemannten Flugobjekt geflogenen Strahlumlenkeinheit möglicherweise nicht verhindert werden. Die geflogene Strahlumlenkeinheit ist aber von dem Objekt, dessen Schwingungen gemessen werden, schwingungstechnisch ent- koppelt. Einflüsse von Schwingungen der Strahlumlenkeinheit auf das Messsignal in Form des Messstrahls sind zudem separierbar. Diese Separation kann anhand charakteristischer Frequen- zen dieser Einflüsse durchgeführt werden oder auch, indem die Schwingungen der Strahlumlenk- einheit ihrerseits gemessen werden. So können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Schwin- gungen der Strahlumlenkeinheit beim Analysieren des Messsignals berücksichtigt werden und dafür durch Analysieren eines in der Rückwärtsrichtung von einem Referenzobjekt an der Strahl- umlenkeinheit reflektierten Referenzanteils des Abfragestrahls oder eines Referenzstrahls in der Basisstation gemessen werden. Die Berücksichtigung der Schwingungen der Strahlumlenk- einheit beim Analysieren des Messsignals dient generell dem Erkennen und Separieren von Änderungen oder Komponenten des Messsignals, die von den Schwingungen der Strahlumlenk- einheit und nicht von den zu messenden Schwingungen des interessierenden Objekts herrühren. T rotz dieser Möglichkeit, die Schwingungen der Strahlumlenkeinheit bezüglich ihrer Einflüsse auf das Messsignal zu separieren, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von Vorteil, wenn die Strahlumlenkeinheit von dem Flugobjekt und insbesondere von durch die Antriebe des Flug- objekts angeregten Schwingungen schwingungstechnisch entkoppelt wird. Hierzu kann die Strahlumlenkeinheit in geeigneter Weise elastisch an dem unbemannten Flugobjekt gelagert werden. In scanning laser vibrometry, it is generally known that a beam deflection unit must be decoupled from the oscillating object whose vibrations are to be measured. In the method according to the invention, oscillations or other dynamic movements of the jet deflection unit flown with the unmanned flying object may possibly not be prevented. However, the flow deflection unit flown is decoupled from the object whose vibrations are being measured. Influences of vibrations of the beam deflecting unit on the measuring signal in the form of the measuring beam are also separable. This separation can be carried out on the basis of characteristic frequencies of these influences or else by measuring the oscillations of the beam deflection unit in turn. Thus, in the method according to the invention, vibrations of the beam deflection unit can be taken into account when analyzing the measurement signal and measured by analyzing a reference component of the interrogation beam or a reference beam in the base station which is reflected in the backward direction by a reference object on the beam deflection unit. The consideration of the vibrations of the beam deflection unit when analyzing the measurement signal is generally used to detect and separate changes or components of the measurement signal that result from the vibrations of the beam deflection unit and not from the vibrations of the object of interest. T rotz this possibility to separate the vibrations of the Strahlumlenkeinheit with respect to their influences on the measurement signal, it is in the inventive method advantageous if the Strahlumlenkeinheit is decoupled vibration technology of the flying object and in particular by the drives of the aircraft excited oscillations. For this purpose, the beam deflecting unit can be elastically mounted in a suitable manner on the unmanned aerial object.
Bei einer konkreten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Messen von Schwingungen eines Objekts weist das Objekt eine durch ein konventionelles 3D-Messverfahren, wie beispielsweise LI DAR (Light Detection And Ranging) oder Fotografie, insbesondere Stereo- fotografie, gemessene Geometrie auf. Ein Abfragestrahl wird von einer Basisstation in einer Vorwärtsrichtung auf eine Strahlumlenkeinheit gerichtet, die über eine schwingungsisolierende Lagerung an einem unbemannten Flugobjekt mit von Motoren angetriebenen Rotoren gelagert ist. Der Abfragestrahl wird von der Strahlumlenkeinheit in eine Messrichtung umgelenkt, so dass er in der Messrichtung auf einen Bereich des Objekts trifft. Ein Anteil des Abfragestrahls, der von dem Bereich des Objekts in eine der Messrichtung entgegengesetzte Messrichtung reflektiert wird, wird von der Strahlumlenkeinheit in eine der Vorwärtsrichtung entgegengesetzte Rückwärts- richtung umgelenkt, so dass der von dem Bereich des Objekts in die der Messrichtung entgegen- gesetzte Messrichtung reflektierte Anteil des Abfragestrahls als Messstrahl zurück zu der Basis- station gelangt. Der Abfragestrahl und der Messstrahl werden in der Basisstation einer Signal- Verarbeitung unterworfen, um Schwingungen des Bereichs des Objekts in der Messrichtung zu erfassen. Dies kann insbesondere dem Ziel dienen strukturelle Merkmale von modalen Para- metern, Steifigkeit, Abnutzung und/oder Rissen des Bereichs des Objekts zu bestimmen. Bei der Signalverarbeitung wird ein von den Motoren und den Rotoren des unbemannten Flugobjekts verursachtes Schwingungsrauschen unterdrückt. Bei der Durchführung des Erfindungsgemäßen Verfahrens kann die am Boden abgestützte Basis- station über den Boden verfahren werden, um beispielsweise auch die Schwingungen von sich bewegenden Objekten wie fahrenden Kraftfahrzeugen oder am Boden rollenden Luftfahrzeugen messen zu können. In a specific embodiment of the method according to the invention for measuring oscillations of an object, the object has a geometry measured by a conventional 3D measuring method, such as, for example, LIDAR (Light Detection And Ranging) or photography, in particular stereo photography. A polling beam is directed from a base station in a forward direction to a beam deflecting unit which is supported via a vibration isolating mount on an unmanned aerial vehicle with rotors driven by motors. The interrogation beam is deflected by the beam deflecting unit in a measuring direction so that it strikes a region of the object in the measuring direction. A portion of the interrogation beam which is reflected by the region of the object in a measurement direction opposite to the measurement direction is deflected by the beam deflection unit in a reverse direction opposite to the forward direction, so that the measurement direction opposite from the region of the object in the measurement direction reflected portion of the interrogation beam as measuring beam returns to the base station. The interrogation beam and the measuring beam are signal-processed in the base station to detect vibrations of the area of the object in the measuring direction. This may in particular serve the purpose of determining structural features of modal parameters, stiffness, wear and / or cracks of the area of the object. In signal processing, vibration noise caused by the motors and rotors of the unmanned flying object is suppressed. When carrying out the method according to the invention, the base station supported on the ground can be moved over the ground in order, for example, to be able to measure the vibrations of moving objects such as moving motor vehicles or aircraft rolling on the ground.
Das Objekt, dessen Schwingungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemessen werden, kann auch ein natürliches Objekt, wie eine Bodenoberfläche oder ein Fels sein. Auch solche Objekte können mit Hilfe der mit dem unbemannten Flugobjekt geflogenen Strahlumlenkeinheit großflächig mit dem von der Basisstation ausgesandten Abfragestrahl abgescannt werden. The object whose vibrations are measured by the method according to the invention may also be a natural object, such as a ground surface or a rock. Even such Objects can be scanned over a large area with the aid of the flown with the unmanned flying object Strahlumlenkeinheit with the interrogation beam emitted by the base station.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Basisstation, die dazu ausgebildet ist, einen Abfragestrahl in einer Vorwärtsrichtung auszu- senden und einen Messstrahl in Form eines in einer der Vorwärtsrichtung entgegengesetzten Rückwärtsrichtung einfallenden, von einem Bereich eines Objekts reflektierten Anteils des Abfragestrahls hinsichtlich Schwingungen des Bereichs des Objekts zu analysieren, und mit einer Strahlumlenkeinheit, die dazu ausgebildet und angeordnet ist, den Abfragestrahl aus der Vor- wärtsrichtung in eine Messrichtung umzulenken, wobei der von dem Bereich des Objekts ent- gegen der Messrichtung reflektierte Anteil des Abfragestrahls von der Strahlumlenkeinheit in die Vorwärtsrichtung umgelenkt wird, so dass der von dem Bereich des Objekts entgegen der Mess- richtung reflektierte Anteil des Abfragestrahls als der Messstrahl zurück zu der Basisstation gelangt, weist ein unbemanntes Flugobjekt auf, an dem die Strahlumlenkeinheit gelagert ist und das dazu ausgebildet ist, die Strahlumlenkeinheit beim Umlenken des von der am Boden abge- stützten Basisstation auf die Strahlumlenkeinheit gerichteten Abfragestrahls zu fliegen. A device according to the invention for carrying out the method according to the invention with a base station, which is designed to emit a query beam in a forward direction and a measurement beam in the form of a reverse direction of a forward direction in a forward direction, reflected by a portion of an object portion of the interrogation beam with respect to vibrations of the region of the object, and with a beam deflecting unit which is designed and arranged to deflect the interrogation beam from the forward direction into a measuring direction, wherein the portion of the interrogation beam reflected by the region of the object relative to the measuring direction differs from the beam deflecting unit is deflected in the forward direction, so that the portion of the interrogation beam reflected from the area of the object opposite to the measuring direction as the measuring beam passes back to the base station, has an unmanned flying object at which the S is mounted and is adapted to fly the Strahlumlenkeinheit directed at the deflecting the directed from the ground-based base station on the Strahlumlenkeinheit query beam.
Um die Strahlumlenkeinheit nicht nur mit dem Flugobjekt verfliegen zu können, sondern auch an den verschiedenen Positionen des Flugobjekts im Raum unterschiedlich einzustellen, kann min- destens ein Spiegel der Strahlumlenkeinheit gegenüber dem Flugobjekt motorisch verschwenk- bar sein. Das Flugobjekt kann zur Führung durch den Abfragestrahl, durch einen oder mehrere Führungs- strahlen und/oder durch eine oder mehrere Führungsleinen ausgebildet sein. In order not only to be able to fly the beam deflecting unit with the flying object, but also to set it differently in the space at the different positions of the flying object, at least one mirror of the beam deflecting unit can be pivoted by a motor relative to the flying object. The flying object can be designed for guidance through the interrogation beam, through one or more guide beams and / or through one or more guide lines.
Die Basisstation kann dazu ausgebildet sein, den Messstrahl zu analysieren, und zwar hinsicht- lich der Wellenlänge seiner Strahlung und/oder der Periodenlänge oder Phase einer dem Ab- fragestrahl vor dem Richten auf in der Basisstation aufgeprägten Phasen-, Frequenz- oder Ampli- tudenmodulation. Dazu kann die Basisstation ein Interferometer aufweisen, das dazu ausgebildet ist, den entgegen der Messrichtung reflektierten Anteil des Abfragestrahls mit einem vor dem Richten auf die Strahlumlenkeinheit in der Basisstation von dem Abfragestrahl abgespaltenen Referenzstrahl zu überlagern. Das bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Verwendung der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung zur Anwendung kommende Messprinzip kann insbesondere die Laser-Doppler-Vibrometrie (LDV) sein. Grundsätzlich kann zur Erfassung der Schwingungen aber auch eine Variation der Laufzeit des Abfragestrahls von der Basisstation über die Strahl- umlenkeinheit zu dem Objekt und wieder über die Strahlumlenkeinheit zurück zu der Basisstation fortlaufend erfasst und auf Änderungen analysiert werden. The base station can be designed to analyze the measurement beam with regard to the wavelength of its radiation and / or the period length or phase of a phase, frequency or amplitude modulation imposed on the interrogation beam prior to directing in the base station , For this purpose, the base station may comprise an interferometer, which is designed to superimpose the portion of the interrogation beam reflected counter to the measuring direction with a reference beam split off from the interrogation beam before directing to the beam deflecting unit in the base station. The measuring principle used in carrying out the method according to the invention or the use of the device according to the invention can, in particular, be the laser Doppler vibrometry (LDV). In principle, however, a variation in the transit time of the interrogation beam from the base station via the beam deflection unit to the object and again via the beam deflection unit back to the base station can be continuously recorded and analyzed for changes.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Referenzmessanordnung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, Schwingungen der Strahlumlenkeinheit durch Analysieren eines in der Rückwärtsrichtung von einem Referenzobjekt an der Strahlumlenkeinheit reflektierten Referenz- anteils des Abfragestrahls oder eines Referenzstrahls in der Basisstation zu messen. Diese Schwingungen können dann beim Analysieren des Messsignals in Form des Messstrahls berücksichtigt werden. Furthermore, the device according to the invention may comprise a reference measuring arrangement which is designed to measure vibrations of the beam deflecting unit by analyzing a reference portion of the interrogation beam or of a reference beam in the base station which is reflected in the backward direction by a reference object on the beam deflecting unit. These vibrations can then be taken into account when analyzing the measuring signal in the form of the measuring beam.
Der Abfragestrahl kann insbesondere ein von einem Laser in der Basisstation bereitgestellter Laserstrahl sein. Die an dem unbemannten Flugobjekt gelagerte Strahlumlenkeinheit ist vorzugsweise schwin- gungstechnisch von dem Flugobjekt entkoppelt, um die Schwingungen der Strahlumlenkeinheit zu minimieren. Zu den Maßnahmen des Minimierens der Schwingungen der Strahlumlenkeinheit kann es auch gehören, die Strahlumlenkeinheit gegenüber instationären Luftströmungen, die von Antrieben des unbemannten Flugobjekts hervorgerufen werden, abzuschirmen. Es versteht sich, dass dann, wenn die Strahlumlenkeinheit nicht nur längs eines fest orientierten Abfragestrahls mit dem unbemannten Flugobjekt positioniert wird, um das jeweilige Objekt bezüg- lich seiner Schwingungen abzutasten, der von der Basisstation ausgesandte Abfragestrahl der Strahlumlenkeinheit nachzuführen ist. Wenn das Flugobjekt mit dem Abfragestrahl geführt wird, kann es durch Ändern der Ausrichtung des Abfragestrahls in eine neue Position geführt werden. Weiterhin kann die am Boden abgestützte Basisstation der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Fahrwerk aufweisen, um sie parallel zu einem sich bewegenden Objekt, dessen Schwingungen zu messen sind, am Boden zu verfahren. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Be- schreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Aus- führungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombi- nation von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehun- gen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausfüh- rungsformen der Erfindung entfallen. In particular, the interrogation beam may be a laser beam provided by a laser in the base station. The beam deflection unit mounted on the unmanned flying object is preferably decoupled from the flying object in terms of vibration, in order to minimize the vibrations of the beam deflection unit. The measures of minimizing the vibrations of the beam deflecting unit may also include shielding the beam deflecting unit from transient air currents caused by drives of the unmanned flying object. It is understood that when the beam deflecting unit is positioned not only along a fixedly oriented interrogating beam with the unmanned flying object to scan the respective object with respect to its vibrations, the interrogating beam of the beam deflecting unit emitted by the base station is to be tracked. If the flying object is guided with the interrogation beam, it can be guided to a new position by changing the orientation of the interrogation beam. Furthermore, the base station supported on the ground of the device according to the invention may comprise a chassis to move it to the ground parallel to a moving object whose vibrations are to be measured. Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and may be effective as an alternative or cumulatively, without the advantages necessarily having to be achieved by embodiments according to the invention. Without thereby altering the subject matter of the appended claims, as regards the disclosure of the original application documents and the patent, further features can be found in the drawings, in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components and their relative arrangement and operative connection. The combination of features of different embodiments of the invention or features of different claims is also possible deviating from the selected back relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, features listed in the patent claims for further embodiments of the invention can be dispensed with.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Spiegel die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Spiegel, zwei Spiegel oder mehr Spiegel vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die das jeweilige Verfahren oder die jeweilige Vorrichtung aufweist. The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood in terms of their number that exactly this number or a greater number than the said number is present, without requiring an explicit use of the adverb "at least". So if, for example, a mirror is mentioned, it is to be understood that exactly one mirror, two mirrors or more mirrors are present. The features cited in the claims may be supplemented by other features or be the only features exhibited by the particular method or device.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Um- fangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen. The reference signs contained in the patent claims do not limit the scope of the objects protected by the claims. They are for the sole purpose of making the claims easier to understand.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungs- beispiele weiter erläutert und beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In the following the invention will be further explained and described with reference to preferred embodiments shown in the figures. Fig. 1 shows schematically a device according to the invention in carrying out the method according to the invention.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 1 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Messen von Schwingungen eines anderen Objekts, konkret eines fahrenden Kraftfahrzeugs. FIG. 2 shows the device according to the invention according to FIG. 1 in carrying out the method according to the invention for measuring vibrations of another object, specifically a moving motor vehicle.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 bei der Durch- führung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Messen von Schwingungen noch eines anderen Objekts, konkret eines Bauwerks in Form einer Brücke. FIG. 3 shows the device according to the invention according to FIGS. 1 and 2 during the implementation of the method according to the invention for measuring oscillations of yet another object, specifically a building in the form of a bridge.
Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 bei der Durch- führung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Messen von Schwingungen noch eines anderen Objekts, konkret einer Industrieanlage; und 4 shows the apparatus according to the invention according to FIGS. 1 and 2 in the implementation of the method according to the invention for measuring oscillations of yet another object, specifically an industrial plant; and
Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 bei der Durch- führung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Messen von Schwingungen noch eines anderen Objekts, konkret eines Erdbodenabschnitts. 5 shows the device according to the invention according to FIGS. 1 and 2 in carrying out the method according to the invention for measuring oscillations of yet another object, specifically a ground section.
FIGURENBESCHREIBUNG DESCRIPTION OF THE FIGURES
Eine in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 dient zum Messen von Schwingungen eines Objekts 2, konkret von Schwingungen eines Bereichs 3 einer Oberfläche 4 des Objekts 2. Um die Schwin- gungen der Oberfläche 4 in den Bereich 3 zu messen, wird ein Abfragestrahl 5 in Form eines Laserstrahls 6 von einer Basisstation 7 in einer Vorwärtsrichtung 8 auf eine Strahlumlenkeinheit 9 gerichtet. Die Strahlumlenkeinheit 9 lenkt den Abfragestrahl 5 in eine Messrichtung 10 um, in der er möglichst senkrecht in dem Bereich 3 auf die Oberfläche 4 trifft. Die Messrichtung 10 bestimmt aber auch die Richtung, in der die Schwingungen des Objekts 2 mit der Vorrichtung 1 gemessen werden. Ein von der Oberfläche 4 in den Bereich 3 entgegen der Messrichtung 10 reflektierter Anteil des Abfragestrahls 5 wird von der Strahlumlenkeinheit 9 in eine der Vorwärts- richtung 8 entgegengesetzte Rückwärtsrichtung 11 umgelenkt und gelangt so als Messstrahl 12 zurück zu der Basisstation 7. Dort wird der Messstrahl 12 hinsichtlich der Schwingungen des Bereichs 3 der Oberfläche 4 analysiert. Konkret kann eine Frequenzverschiebung des Mess- strahls 12 gegenüber dem Abfragestrahl 5 erfasst werden, die auf einem Dopplereffekt beruht. Grundsätzlich kann der Abfragestrahl 5 auch direkt von der Basisstation 7 auf das Objekt 2 gerich- tet werden, um Schwingungen des Objekts 2 zu messen. Ein solcher von der Basisstation 7 direkt auf das Objekt 2 gerichteter Abfragestrahl 5' ist in Fig. 1 dargestellt. Auf diese Weise sind aber nur Teilbereiche der Oberfläche 4 für die Messung deren Schwingungen zugänglich. Um mit Hilfe der Strahlumlenkeinheit 9 im Wesentlichen alle Bereiche 3 der Oberfläche 4 auch sehr großer Objekte 2 erreichen zu können, wird die Strahlumlenkeinheit 9 mit Hilfe eines unbemannten Flug- objekts 13 geflogen und so mit Hilfe des unbemannten Flugobjekts 13 gegenüber der am Boden 21 angeordneten Basisstation 7 und dem ebenfalls am Boden 21 angeordneten Objekt 2 posi- tioniert. Das unbemannte Flugobjekt 13 ist ein solches, das zum Schwebeflug geeignet ist und das über eine hier drahtlos ausgebildete Kommunikationsverbindung 14 von einer ebenso wie die Basisstation 7 am Boden 21 angeordneten Steuerung 15 gesteuert wird. Die Steuerung 15 kommuniziert auch mit der Basisstation 7, damit der von der Basisstation 7 ausgehende Abfrage- strahl 5 immer auf die Strahlumlenkeinheit 9 an dem unbemannten Flugobjekt 13 trifft. Dazu kann die Basisstation 7 die Vorwärtsrichtung 8 um eine horizontale Achse 16 und eine vertikale Achse 17 verschwenken und dazu ausgebildet sein, mit dem in der Vorwärtsrichtung 8 abgestrahltenA device 1 shown in FIG. 1 is used for measuring oscillations of an object 2, specifically oscillations of a region 3 of a surface 4 of the object 2. In order to measure the vibrations of the surface 4 in the region 3, a interrogation beam 5 in FIG Shape of a laser beam 6 from a base station 7 in a forward direction 8 directed to a Strahlumlenkeinheit 9. The beam deflection unit 9 redirects the interrogation beam 5 in a measuring direction 10 in which it strikes the surface 4 as vertically as possible in the region 3. However, the measuring direction 10 also determines the direction in which the vibrations of the object 2 with the device 1 are measured. A portion of the interrogation beam 5 reflected from the surface 4 into the region 3 counter to the measuring direction 10 is deflected by the beam deflecting unit 9 in a reverse direction 11 opposite the forward direction 8 and thus returns as the measuring beam 12 to the base station 7. There, the measuring beam 12 with respect to the vibrations of the area 3 of the surface 4 analyzed. Specifically, a frequency shift of the measuring beam 12 relative to the interrogation beam 5 can be detected, which is based on a Doppler effect. In principle, the interrogation beam 5 can also be directed directly from the base station 7 onto the object 2 in order to measure vibrations of the object 2. Such a query beam 5 'directed directly from the base station 7 to the object 2 is shown in FIG. In this way, however, only partial areas of the surface 4 are accessible for the measurement of their vibrations. In order to be able to reach substantially all areas 3 of the surface 4 of very large objects 2 with the aid of the beam deflection unit 9, the beam deflection unit 9 is flown with the aid of an unmanned aerial object 13 and thus arranged with respect to the floor 21 using the unmanned flying object 13 Base station 7 and also arranged on the bottom 21 object 2 posi- tioned. The unmanned flying object 13 is one which is suitable for hovering and which is controlled by a communication link 14, which is formed wirelessly here, by a control 15 arranged at the base 21, just like the base station 7. The controller 15 also communicates with the base station 7 so that the interrogating beam 5 emanating from the base station 7 always strikes the beam deflecting unit 9 at the unmanned aerial object 13. For this purpose, the base station 7 may pivot the forward direction 8 about a horizontal axis 16 and a vertical axis 17 and may be configured to rotate with the one emitted in the forward direction 8
Abfragestrahl 5 die Strahlumlenkeinheit 9 an dem unbemannten Flugobjekt 13 zu verfolgen. Konkret kann die Vorwärtsrichtung, in der die Basisstation den Abfragestrahl 5 aussendet, um eine horizontale und eine vertikale Schwenkachse verschwenkt werden, um den Abfragestrahl in beliebigen Raumwinkeln auszurichten. Umgekehrt kann das unbemannte Flugobjekt 13 dazu ausgebildet sein, die Strahlumlenkeinheit 9 immer in der Vorwärtsrichtung 8 von der Basisstation 7 aus anzuordnen. Mit anderen Worten kann das unbemannte Flugobjekt 13 so ausgebildet sein, dass es von dem Abfragestrahl 5 geführt wird. Interrogation beam 5 to track the beam deflecting unit 9 on the unmanned aerial object 13. Concretely, the forward direction in which the base station transmits the interrogation beam 5 can be pivoted about a horizontal and a vertical pivot axis in order to align the interrogation beam at arbitrary solid angles. Conversely, the unmanned flying object 13 may be configured to always arrange the beam deflecting unit 9 in the forward direction 8 from the base station 7. In other words, the unmanned flying object 13 may be designed such that it is guided by the interrogation beam 5.
Ein Spiegel 23 der Strahlumlenkeinheit 9 ist an dem unbemannten Flugobjekt 13 über eine Schwenkeinrichtung 18 gelagert, die ein motorisches Verschwenken des Spiegels 23 um min- destens eine Schwenkachse ermöglicht, um den Abfragestrahl 5 in der Messrichtung 10 auf unterschiedliche Bereiche 3 des Objekts 2 zu richten. Weiterhin ist eine Lagerung 19 der Strahl- umlenkeinheit 9 an dem unbemannten Flugobjekt 13 so ausgebildet, dass sie die Strahlumlenk- einheit 9 von dem unbemannten Flugobjekt 13 schwingungstechnisch entkoppelt. Darüber hinaus kann die Basisstation 7 so ausgebildet sein, dass sie mit dem Abfragesignal 5 oder einem Referenzstrahl bzw. durch Analyse eines Anteils des Abfragestrahls 5 bzw. des Referenzstrahls, der von einem Referenzobjekt an der Strahlumlenkeinheit 9 reflektiert wird, erfasst wird. So können Auswirkungen von Schwingungen der Strahlumlenkeinheit 9 auf den Messstrahl 12 separiert werden, wenn diese Auswirkungen nicht aufgrund beispielsweise einer charakte- ristischen Frequenz erkannt und separiert werden können. A mirror 23 of the beam deflection unit 9 is mounted on the unmanned flying object 13 via a pivoting device 18, which allows a motorized pivoting of the mirror 23 by at least one pivot axis in order to direct the interrogation beam 5 in the measuring direction 10 to different areas 3 of the object 2 , Furthermore, a bearing 19 of the beam deflection unit 9 on the unmanned flying object 13 is designed such that it decouples the beam deflection unit 9 from the unmanned flying object 13 in terms of vibration technology. In addition, the base station 7 may be designed such that it is detected by the interrogation signal 5 or a reference beam or by analysis of a portion of the interrogation beam 5 or of the reference beam which is reflected by a reference object on the beam deflection unit 9. Thus, effects of vibrations of the beam deflecting unit 9 on the measuring beam 12 be separated if these effects can not be recognized and separated on the basis of, for example, a characteristic frequency.
Während Fig. 1 ein nicht näher spezifiziertes Objekt 2 zeigt, dessen Schwingungen mit der Vor- richtung 1 gemessen werden, zeigt Fig. 2 als Objekt 2 ein fahrendes Kraftfahrzeug 20. Weiterhin ist in Fig. 2 das unbemannte Flugobjekt 13 auch in einer zweiten Stellung 13' gezeigt, die ver- deutlicht, wie in dieser zweiten Stellung ein anderer Bereich 3' der Oberfläche 4 des Objekts 2 hinsichtlich seiner Schwingungen mit dem Abfragestrahl 5 gemessen werden kann. Grundsätzlich können auch mehrere Strahlumlenkeinheiten 9 mit mehreren Flugobjekten gleichzeitig geflogen werden, wobei der Abfragestrahl 5 von der Basisstation 7 wechselweise auf die Strahlumlenk- einheiten 9 gerichtet wird oder die Basisstation 7 jeweils einen Abfragestrahl auf jede der Strahl- umlenkeinheiten 9 richtet. Weiterhin ist zu Fig. 2 anzumerken, dass hier die Schwenkeinrichtung der Lagerung 19 der Strahlumlenkeinheit 9 an dem unbemannten Flugobjekt 13 nicht explizit dargestellt ist, obwohl sie auch hier vorhanden ist. While FIG. 1 shows an unspecified object 2 whose vibrations are measured with the device 1, FIG. 2 shows as object 2 a traveling motor vehicle 20. Furthermore, in FIG. 2 the unmanned flying object 13 is also in a second position 13 ', which illustrates how, in this second position, another region 3' of the surface 4 of the object 2 can be measured with respect to its vibrations with the interrogation beam 5. In principle, it is also possible to fly a plurality of beam deflection units 9 with several flying objects at the same time, wherein the interrogation beam 5 is directed alternately by the base station 7 to the beam deflection units 9 or the base station 7 directs one interrogation beam to each of the beam deflection units 9. Furthermore, it should be noted with reference to FIG. 2 that here the pivoting device of the bearing 19 of the beam deflecting unit 9 is not explicitly shown on the unmanned flying object 13, although it is also present here.
Auch in Fig. 3 ist die Schwenkeinrichtung 18 der Lagerung 19 der Strahlumlenkeinheit 9 an dem unbemannten Flugobjekt 13 nicht separat dargestellt. Dennoch gilt auch hier, dass der Spiegel 23 der Strahlumlenkeinheit 9 motorisch gegenüber dem unbemannten Flugobjekt 13 verschwenk- bar ist, um die Messrichtung 10 auf unterschiedliche Bereiche 3, 3' der Oberfläche 3 des Objekts 2 zu richten, dessen Schwingungen zu messen sind. Bei dem Objekt 2 handelt es sich hier um ein Bauwerk 22, konkret eine Brücke. Bei einem solchen Bauwerk 22 sind Messungen der Schwingungen vieler Bereiche 3 mit dem Abfragestrahl 5 ausgehend von einer am Boden 21 abgestützten Basisstation selbst bei Verwendung einer zusätzlichen am Boden 21 abgestützten Strahlumlenkeinheit 9 nicht sinnvoll möglich. Die an dem unbemannten Flugobjekt 13 gelagerte Strahlumlenkeinheit 9 kann mit dem unbemannten Flugobjekt 13 jedoch in nahezu beliebige Positionen gegenüber dem Objekt 2 und der Basisstation 7 geflogen werden. So kann das Abfragesignal 5 mit der Strahlumlenkeinheit 9 auf beliebige Bereiche 3, 3' des Objekts 2 ausge- richtet werden, und zwar auch so, dass der Abfragestrahl 5 in der jeweiligen Messrichtung 10, 10' zumindest in etwa senkrecht oder in einer bestimmten Richtung, in der die Schwingungen des Objekts 2 von Interesse sind, auf die Oberfläche 4 des Objekts 2 fällt. Also in Fig. 3, the pivoting device 18 of the bearing 19 of the beam deflecting unit 9 is not shown separately on the unmanned flying object 13. Nevertheless, here too, the mirror 23 of the beam deflecting unit 9 can be pivoted by motor means relative to the unmanned flying object 13 in order to direct the measuring direction 10 to different areas 3, 3 'of the surface 3 of the object 2 whose oscillations are to be measured. The object 2 is a building 22, specifically a bridge. In such a structure 22, measurements of the vibrations of many regions 3 with the interrogation beam 5 starting from a base station supported on the base 21 are not meaningfully possible even when using an additional beam deflection unit 9 supported on the base 21. However, the beam deflection unit 9 mounted on the unmanned flying object 13 can be flown with the unmanned flying object 13 in virtually any desired positions relative to the object 2 and the base station 7. Thus, the interrogation signal 5 can be aligned with the beam deflecting unit 9 to arbitrary areas 3, 3 'of the object 2, even in such a way that the interrogation beam 5 is at least approximately perpendicular or in a certain direction in the respective measuring direction 10, 10' in which the vibrations of the object 2 are of interest, on the surface 4 of the object 2 falls.
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und des erfindungsgemäßen Verfahrens misst Schwingungen von Oberflächen 4 einer Industrieanlage 24 als Objekt 2, um die Industrieanlage 4 beispielsweise in sicherheitstechnischer Hinsicht zu über- wachen. Konkret können die überwachten Teile der Industrieanlage 24 verschiedene Druck- behälter oder Schutzmäntel, auch von Kernenergieanlagen, sein. The embodiment of the device 1 according to the invention and the method according to the invention shown in FIG. 4 measures vibrations of surfaces 4 of an industrial plant 24 as object 2 in order to monitor the industrial plant 4, for example in terms of safety. Specifically, the monitored parts of the industrial plant can be 24 different pressure vessels or protective jackets, even of nuclear power plants.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Basisstation 7 zusammen mit der Steuerung 15 auf einem Fahrwerk 27 angeordnet, und die Basisstation 7 kann zusammen mit der Steuerung 15 auch während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem Fahrwerk 27 über den Boden 21 verfahren werden. Das Fahrwerk 27 kann aber auch ausschließlich dazu vorgesehen sein, die Basisstation 7 zusammen mit der Steuerung 15 für die Durchführung des erfindungs- gemäßen Verfahrens zu positionieren. In der Ausführungsform gemäß Fig. 5 dient das erfin- dungsgemäße Verfahren zum Erfassen von Schwingungen der Oberfläche 4 eines Objekts 2 in Form eines Erdbodenabschnitts 25. Dabei wird der Erdbodenabschnitt 25 längs eines Abtast- pfads 26 mit dem Bereich 3, in dem der Abfragestrahl 5 auf die Oberfläche 4 auftritt, abgetastet. Das Messen der Schwingungen der Oberfläche 4 des Erdbodenabschnitts 25 kann z. B. im Rahmen von seismologischen Untersuchungen zur Ermittlung von Lagerstätten von Boden- schätzen oder zur Überprüfung der Sicherheit von Berghängen gegenüber Lawinenbildung oder dergleichen erfolgen. Weiterhin ist die Anwendung zu landwirtschaftlichen Zwecken zur Boden- charakterisierung und zur Ermittlung von Insektenpopulationen, Pflanzenbeständen, die sich durch unterschiedliche Schwingungen auszeichnen, oder dergleichen möglich. In the embodiment of the device 1 according to the invention and the method according to the invention shown in FIG. 5, the base station 7 is arranged together with the controller 15 on a chassis 27, and the base station 7 together with the controller 15 during the implementation of the method according to the invention Chassis 27 are moved over the bottom 21. However, the chassis 27 can also be provided exclusively to position the base station 7 together with the controller 15 for carrying out the method according to the invention. In the embodiment according to FIG. 5, the method according to the invention is used for detecting vibrations of the surface 4 of an object 2 in the form of a grounding section 25. The ground section 25 is along a scanning path 26 with the region 3 in which the interrogation beam 5 on the surface 4 occurs, scanned. Measuring the vibrations of the surface 4 of the ground portion 25 may, for. B. in the context of seismological investigations to determine deposits of soil estimates or to check the safety of mountain slopes against avalanche or the like. Furthermore, the use for agricultural purposes for soil characterization and for the detection of insect populations, plant stands, which are characterized by different vibrations, or the like is possible.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
Vorrichtung device
Objekt  object
Bereich  Area
Oberfläche  surface
Abfragestrahl  interrogating beam
Laserstrahl  laser beam
Basisstation  base station
Vorwärtsrichtung  forward direction
Strahlumlenkeinheit  beam deflecting
Messrichtung  measuring direction
Rückwärtsrichtung  reverse direction
Messstrahl  measuring beam
Flugobjekt  flying object
Signalübertragungsstrecke  Signal transmission path
Steuerung  control
horizontale Schwenkachse horizontal swivel axis
vertikale Schwenkachse vertical pivot axis
Schwenkeinrichtung  Pivot means
Lagerung  storage
Kraftfahrzeug  motor vehicle
Boden  ground
Gebäude  building
Spiegel  mirror
Industrieanlage  industrial plant
Erdbodenabschnitt  Erdbodenabschnitt
Abtastpfad  scan
Fahrwerk  landing gear

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zum Messen von Schwingungen eines Objekts (2), 1 . Method for measuring vibrations of an object (2),
wobei ein Abfragestrahl (5) von einer Basisstation (7) in einer Vorwärtsrichtung (8) auf eine Strahlumlenkeinheit (9) gerichtet wird,  wherein a polling beam (5) is directed from a base station (7) in a forward direction (8) to a beam deflecting unit (9),
wobei der Abfragestrahl (5) von der Strahlumlenkeinheit (9) in eine Messrichtung (10) um- gelenkt wird, so dass der Abfragestrahl (5) in der Messrichtung (10) auf einen Bereich (3) des Objekts (2) trifft,  wherein the interrogation beam (5) is deflected by the beam deflecting unit (9) in a measuring direction (10) so that the interrogation beam (5) in the measuring direction (10) meets a region (3) of the object (2),
wobei ein von dem Bereich (3) des Objekts (2) entgegen der Messrichtung (10) reflektier ter Anteil des Abfragestrahls (5) von der Strahlumlenkeinheit (9) in eine der Vorwärtsrichtung (8) entgegengesetzten Rückwärtsrichtung (10) umgelenkt wird, so dass der von dem Bereich (3) des Objekts (2) entgegen der Messrichtung (10) reflektierte Anteil des Abfragestrahls (5) als Messstrahl (12) zurück zu der Basisstation (7) gelangt, und  wherein a of the area (3) of the object (2) against the measuring direction (10) reflected ter of the Abfragestrahls (5) by the Strahlumlenkeinheit (9) in a forward direction (8) opposite reverse direction (10) is deflected, so that the portion of the interrogation beam (5) reflected by the region (3) of the object (2) counter to the measuring direction (10) returns as a measuring beam (12) to the base station (7), and
wobei der Messstrahl (12) in der Basisstation (7) hinsichtlich der Schwingungen des Bereichs (3) des Objekts (2) analysiert wird,  wherein the measuring beam (12) in the base station (7) is analyzed with respect to the vibrations of the area (3) of the object (2),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Strahlumlenkeinheit (9) an einem unbemannten Flugobjekt (13) gelagert wird, dass die Strahlumlenkeinheit (9) beim Umlenken des von der am Boden (21 ) abgestützten Basisstation (7) auf die Strahlumlenkeinheit (9) gerichteten Abfragestrahls (5) mit dem unbe- mannten Flugobjekt (13) geflogen wird und  that the beam deflecting unit (9) is mounted on an unmanned flying object (13) such that the beam deflecting unit (9) deflects the interrogating beam (5) directed at the beam deflecting unit (9) by the base station (7) supported by the base station (21) unmanned aerial object (13) is flown and
dass beim Analysieren des Messstrahls (12) in der Basisstation (7) Einflüsse von Schwin- gungen der Strahlumlenkeinheit (9) auf den Messstrahl (12) berücksichtigt werden.  that influences of oscillations of the beam deflecting unit (9) on the measuring beam (12) are taken into account when analyzing the measuring beam (12) in the base station (7).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einflüsse der Schwin- gungen der Strahlumlenkeinheit (9) anhand charakteristischer Frequenzen dieser Einflüsse erfasst und separiert werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the influences of the vibrations of the beam deflecting unit (9) are detected and separated on the basis of characteristic frequencies of these influences.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen der Strahlumlenkeinheit (9) durch Analysieren eines in der Rückwärtsrichtung von einem Refe- renzobjekt an der Strahlumlenkeinheit (9) reflektierten Referenzanteils des Abfragestrahls (5) oder eines Referenzstrahls in der Basisstation (7) gemessen werden. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the vibrations of the Strahlumlenkeinheit (9) by analyzing a in the reverse direction of a reference object at the Strahlumlenkeinheit (9) reflected reference component of the interrogation beam (5) or a reference beam in the base station (7) are measured.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlumlenkeinheit (9) von dem Flugobjekt (13) schwingungstechnisch entkoppelt ist. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Strahlumlenkeinheit (9) of the flying object (13) is decoupled vibration technology.
5. Verfahren zum Messen von Schwingungen eines Objekts (2), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. A method for measuring vibrations of an object (2), in particular according to one of claims 1 to 4,
wobei das Objekt (2) eine durch ein konventionelles 3D-Messverfahren gemessene Geo- metrie aufweist,  wherein the object (2) has a geometry measured by a conventional 3D measuring method,
wobei ein Abfragestrahl (5) von einer Basisstation (7) in einer Vorwärtsrichtung (8) auf eine Strahlumlenkeinheit (9) gerichtet wird,  wherein a polling beam (5) is directed from a base station (7) in a forward direction (8) to a beam deflecting unit (9),
wobei die Strahlumlenkeinheit (9) über eine schwingungsisolierende Lagerung (19) an einem unbemannten Flugobjekt (13) mit von Motoren angetriebenen Rotoren gelagert ist,  the beam deflecting unit (9) being mounted on an unmanned flying object (13) with rotors driven by motors via a vibration-isolating bearing (19),
wobei der Abfragestrahl (5) von der Strahlumlenkeinheit (9) in eine Messrichtung (10) um- gelenkt wird, so dass der Abfragestrahl (5) in der Messrichtung (10) auf einen Bereich (3) des Objekts (2) trifft,  wherein the interrogation beam (5) is deflected by the beam deflecting unit (9) in a measuring direction (10) so that the interrogation beam (5) in the measuring direction (10) meets a region (3) of the object (2),
wobei ein Anteil des Abfragestrahls (5), der von dem Bereich (3) des Objekts (2) in eine der Messrichtung (10) entgegengesetzte Messrichtung reflektiert wird, von der Strahlumlenk- einheit (9) in eine der Vorwärtsrichtung (8) entgegengesetzte Rückwärtsrichtung (10) umgelenkt wird, so dass der von dem Bereich (3) des Objekts (2) in die der Messrichtung (10) entgegen- gesetzte Messrichtung reflektierte Anteil des Abfragestrahls (5) als Messstrahl (12) zurück zu der Basisstation (7) gelangt,  wherein a portion of the interrogation beam (5), which is reflected by the region (3) of the object (2) in a measuring direction opposite to the measuring direction (10), of the Strahlumlenk- unit (9) in a forward direction (8) opposite reverse direction (10) is deflected so that the portion of the interrogation beam (5) reflected by the region (3) of the object (2) in the measuring direction (10) is returned as a measuring beam (12) back to the base station (7). arrives,
wobei der Abfragestrahl (5) und der Messstrahl (12) in der Basisstation (7) einer Signal- verarbeitung unterworfen werden, um Schwingungen des Bereichs (3) des Objekts (2) in der Messrichtung (10) zu erfassen, und  wherein the interrogation beam (5) and the measuring beam (12) in the base station (7) are subjected to signal processing in order to detect vibrations of the area (3) of the object (2) in the measuring direction (10), and
wobei bei der Signalverarbeitung ein von den Motoren und den Rotoren des unbemannten Flugobjekts (13) verursachtes Schwingungsrauschen unterdrückt wird.  wherein in the signal processing, a vibration noise caused by the motors and the rotors of the unmanned flying object (13) is suppressed.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das konventionelle 3D- Messverfahren ausgewählt ist aus LI DAR und Fotografie. 6. The method according to claim 5, characterized in that the conventional 3D measuring method is selected from LI DAR and photography.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfragestrahl (5) und der Messstrahl (12) in der Basisstation (7) einer Signalverarbeitung unterworfen werden, um strukturelle Merkmale von modalen Parametern, Steifigkeit, Abnutzung, und/oder Rissen des Bereichs (3) des Objekts (2) auszuwerten. Method according to claim 5 or 6, characterized in that the interrogation beam (5) and the measuring beam (12) in the base station (7) are subjected to signal processing to obtain structural features of modal parameters, rigidity, wear, and / or cracks of the area (3) of the object (2).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlumlenkeinheit (9) durch Fliegen mit dem Flugobjekt (13) verlagert und/oder gegenüber dem Flugobjekt (13) verschwenkt wird, um den Abfragestrahl (5) nacheinander auf unterschied- liche Bereiche (3) des Objekts (2) und/oder auf verschiedene Objekte (2) zu richten. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Strahlumlenkeinheit (9) displaced by flying with the flying object (13) and / or against the flying object (13) is pivoted to the interrogation beam (5) successively on different Areas (3) of the object (2) and / or to different objects (2) to judge.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das Flugobjekt (13) beim Fliegen der Strahlumlenkeinheit (9) mit dem Abfragestrahl (5) oder einem Führungsstrahl längs der Vorwärtsrichtung (8) geführt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the flying object (13) when flying the Strahlumlenkeinheit (9) with the interrogation beam (5) or a guide beam along the forward direction (8) is guided.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstrahl (12) analysiert wird hinsichtlich 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the measuring beam (12) is analyzed in terms of
der Wellenlänge seiner Strahlung und/oder  the wavelength of its radiation and / or
der Periodenlänge oder der Phase einer dem Abfragestrahl (5) vor dem Richten auf die Strahlumlenkeinheit (9) in der Basisstation (7) aufgeprägten Phasen-, Frequenz- oder Amplitu- denmodulation.  the period length or the phase of a phase, frequency or amplitude modulation applied to the interrogation beam (5) before directing to the beam deflecting unit (9) in the base station (7).
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstrahl (12) mit einem von dem Abfragestrahl (5) vor dem Richten auf die Strahlumlenk- einheit (9) in der Basisstation (7) abgespaltenen Referenzanteil überlagert wird. 1 1. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement beam (12) is superimposed with a reference component split off from the interrogation beam (5) before directing to the beam deflection unit (9) in the base station (7).
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfragestrahl (5) ein Laserstrahl (6) ist. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the interrogation beam (5) is a laser beam (6).
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (7) über den Boden (21 ) verfahren wird. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the base station (7) over the bottom (21) is moved.
14. Vorrichtung (1 ) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit 14. Device (1) for carrying out the method according to one of the preceding claims with
einer Basisstation (7), die dazu ausgebildet ist, einen Abfragestrahl (5) in einer Vorwärts- richtung (8) auszusenden und einen Messstrahl (12) in Form eines in einer der Vorwärtsrichtung (8) entgegen gesetzten Rückwärtsrichtung (1 1 ) einfallenden, von einem Bereich (3) eines Objekts (2) reflektierten Anteil des Abfragestrahls (5) hinsichtlich Schwingungen des Bereichs (3) des Objekts (2) zu analysieren, und einer Strahlumlenkeinheit (9), die dazu ausgebildet und anordbar ist, den Abfragestrahl (5) aus der Vorwärtsrichtung (8) in eine Messrichtung (10) umzulenken, wobei der von dem Bereich (3) des Objekts (2) entgegen der Messrichtung (10) reflektierte Anteil des Abfragestrahls (5) von der Strahlumlenkeinheit (9) in die Rückwärtsrichtung (1 1 ) umgelenkt wird, so dass der von dem Bereich (3) des Objekts (2) entgegen der Messrichtung (10) reflektierte Anteil des Abfragestrahls (5) zurück zu der Basisstation (7) gelangt, a base station (7) which is designed to emit a interrogation beam (5) in a forward direction (8) and to receive a measurement beam (12) in the form of a reverse direction (1 1) opposite in the forward direction (8), to analyze the portion of the interrogation beam (5) reflected by a region (3) of an object (2) with respect to vibrations of the region (3) of the object (2), and a beam deflecting unit (9), which is designed and arranged to deflect the interrogation beam (5) from the forward direction (8) into a measuring direction (10), whereby that of the area (3) of the object (2) against the measuring direction (10 ) reflected portion of the interrogation beam (5) of the beam deflecting unit (9) in the backward direction (1 1) is deflected, so that of the region (3) of the object (2) against the measuring direction (10) reflected portion of the interrogation beam (5 ) gets back to the base station (7),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Strahlumlenkeinheit (9) an einem unbemannten Flugobjekt (13) gelagert ist, das dazu ausgebildet ist, die Strahlumlenkeinheit (9) beim Umlenken des von der am Boden (21 ) abgestützten Basisstation (7) auf die Strahlumlenkeinheit (9) gerichteten Abfragestrahls (5) zu fliegen, und  in that the beam deflecting unit (9) is mounted on an unmanned flying object (13) which is designed to direct the beam deflecting unit (9) to deflect the scanning beam (9) directed to the beam deflecting unit (9) when deflecting the base station (7) supported on the ground (21). 5) to fly, and
dass die Strahlumlenkeinheit (9) dazu ausgebildet ist, beim Analysieren des Messstrahls (12) Einflüsse von Schwingungen der Strahlumlenkeinheit (9) auf den Messstrahl (12) zu berück- sichtigen.  the beam deflecting unit (9) is designed to take into account influences of vibrations of the beam deflecting unit (9) on the measuring beam (12) when analyzing the measuring beam (12).
15. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlumlenkein- heit (9) dazu ausgebildet ist, die Einflüsse der Schwingungen der Strahlumlenkeinheit (9) anhand charakteristischer Frequenzen dieser Einflüsse zu erfassen und zu separieren. 15. Device (1) according to claim 14, characterized in that the Strahlumlenkein- unit (9) is adapted to detect the effects of the vibrations of the Strahlumlenkeinheit (9) on the basis of characteristic frequencies of these influences and to separate.
16. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Refe- renzmessanordnung vorhanden ist, die dazu ausgebildet ist, die Schwingungen der Strahl- umlenkeinheit (9) durch Analysieren eines in der Rückwärtsrichtung (1 1 ) von einem Referenz- objekt an der Strahlumlenkeinheit (9) reflektierten Referenzanteils des Abfragestrahls (5) oder eines Referenzstrahls in der Basisstation (7) zu messen. 16. Device (1) according to claim 14 or 15, characterized in that there is provided a reference measuring arrangement adapted to adjust the vibrations of the beam deflecting unit (9) by analyzing one in the backward direction (1 1) from a reference - Measure the object at the beam deflection unit (9) reflected reference portion of the interrogation beam (5) or a reference beam in the base station (7).
17. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlumlenkeinheit (9) von dem Flugobjekt (13) schwingungstechnisch entkoppelt ist. 17. Device (1) according to any one of claims 14 to 16, characterized in that the Strahlumlenkeinheit (9) of the flying object (13) is decoupled vibration technology.
18. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlumlenkeinheit (9) mindestens einen gegenüber dem Flugobjekt (13) motorisch verschwenk- baren Spiegel (23) zum Umlenken des Abfragestrahls aufweist. 18. Device (1) according to any one of claims 14 to 17, characterized in that the Strahlumlenkeinheit (9) at least one with respect to the flying object (13) has motor-pivotable mirror (23) for deflecting the Abfragestrahls.
19. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Flugobjekt (13) zur Führung durch den Abfragestrahl (5) oder einen Führungsstrahl ausge- bildet ist. 19. Device (1) according to one of claims 14 to 18, characterized in that the flying object (13) is designed for guidance through the interrogation beam (5) or a guide beam.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (7) dazu ausgebildet ist, den Messstrahl (12) hinsichtlich 20. Device according to one of claims 14 to 19, characterized in that the base station (7) is adapted to the measuring beam (12) in terms
der Wellenlänge seiner Strahlung und/oder  the wavelength of its radiation and / or
der Periodenlänge oder Phase einer dem Abfragestrahl (5) vor dem Richten auf die Strahl- umlenkeinheit (9) in der Basisstation (7) aufgeprägten Phasen-, Frequenz- oder Amplituden- modulation  the period length or phase of a phase, frequency or amplitude modulation applied to the interrogation beam (5) before directing to the beam deflection unit (9) in the base station (7)
zu analysieren. analyze.
21. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (7) ein Interferometer aufweist, das dazu ausgebildet ist, den Messstrahl (12) mit einem von dem Abfragestrahl (5) vor dem Richten auf die Strahlumlenkeinheit (9) in der Basis- station (7) abgespaltenen Referenzanteil zu überlagern. 21. Device (1) according to one of claims 14 to 20, characterized in that the base station (7) comprises an interferometer, which is adapted to the measuring beam (12) with one of the interrogation beam (5) before judging on the Beam deflection unit (9) superimposed in the base station (7) split reference portion.
22. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abfragestrahl (5) ein Laserstrahl (6) ist. 22. Device (1) according to one of claims 14 to 21, characterized in that the interrogation beam (5) is a laser beam (6).
23. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die am Boden abgestützte Basisstation (7) ein Fahrwerk (27) aufweist und dazu ausgebildet ist, parallel zu einem sich bewegenden Objekt am Boden verfahren zu werden. 23. Device (1) according to one of claims 15 to 22, characterized in that the ground-based base station (7) has a chassis (27) and is adapted to be moved parallel to a moving object on the ground.
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