CS272341B1

CS272341B1 - A method and apparatus for positioning and measuring detailed points of a line object by means of an established laser and a deliberate sensing target

Info

Publication number: CS272341B1
Application number: CS892240A
Authority: CS
Inventors: Jaromir Doc Ing Tlusty; Vaclav Ing Svagr; Antonin Hrouda
Original assignee: Tlusty Jaromir; Vaclav Ing Svagr; Antonin Hrouda
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1991-01-15
Also published as: CS224089A1

Abstract

Sešení se týká způsobu vytyčování a měření jakož i snímání polohy a výšky podrobných bodů liniových objektů pomocí laseru (1) a záměrného snímacího terče (13), kdy do optická osy (4) světelného svazku (3) se předřadí difrakční mřížka (7) soustřednými kruhy (19) a následným zaostřením optického členu (2) se ve stopě světelného svazku (3) vytvoří v celé dálce dosahu světelného svazku (3) laseru (1) jednoznačné soustředné kruhy (19) signalizující optickou osu (4) světelného svazku (3), a v rovinných řezech kolmých na optickou osu (4) se postupně ustavuje na centrické obrazce detekční zařízení (17) pro stanovení polohy a výšky podrobných bodů liniových objektů. K realizaci postupu slouží zařízeni sestávající z nosníku (10) s měřítkem (18) a ze snímacího terče (13)* kde na spodním konci nosníku (10) opatřeném čelně měřítkem (18), je vytvořen dotykový hrot (25 a upevněna jednak nosná deska (23), ve které je suvně uložena zarážka (26) a jednak libela (22), nad kterou je posuvně uložen snímací terč (13) se soustřednými pruhy (19) a osovým křížem (21) s ustanovkou (20) a odečítacím noniem (16). Využití je v investiční výstavbě, při vytyčování a rekonstrukci jeřábových drah a ve stavebnictví.The stitching refers to a method of marking out and measuring as well as sensing the position and height of detailed points of line objects using a laser (1) and an aiming target (13), where a diffraction grating (7) with concentric circles (19) is placed in front of the optical axis (4) of the light beam (3) and, by subsequent focusing of the optical element (2), unambiguous concentric circles (19) are formed in the light beam (3) trace over the entire distance of the light beam (3) of the laser (1) signaling the optical axis (4) of the light beam (3), and in plane sections perpendicular to the optical axis (4), a detection device (17) is gradually set up on the centric pattern for determining the position and height of detailed points of line objects. The procedure is implemented using a device consisting of a beam (10) with a scale (18) and a sensing target (13)*, where a touch tip (25) is formed at the lower end of the beam (10) provided with a scale (18) at the front and a supporting plate (23) is fixed in which a stop (26) is slidably mounted, and a spirit level (22) is mounted above which a sensing target (13) with concentric stripes (19) and an axial cross (21) with a setting device (20) and a reading vernier (16) is slidably mounted. It is used in capital construction, in the setting out and reconstruction of crane runways and in the construction industry.

Description

Předmětem vynálezu je způsob vytyčování a měření jakož i snímání polohy a výšky podrobných bodů liniových objektů pomocí laseru a záměrného detekčního zařízení.The subject of the invention is a method of stakeout and measurement as well as sensing the position and height of detailed points of line objects by means of a laser and an intentional detection device.

Dosavadní způsoby využívající světelný svazek laseru při měření podrobných, bodů liniových objektů vycházejí z principu postupného přeostřování stopy světelného svazku v závislosti na vzdálenosti od laseru tak, aby v místě měření bylo možné co nejpřesněji určit optickou osu ve středu malého průměru stopy světelného svazku paprsků laseru. Druhý způsob využívá zaostření na tak zvaný fic-fokus, nejčastěji se zaostřením na nekonečno. Při tomto druhém způsobu se určí střed stopy světelného svazku s nižší přesností.Conventional methods using a laser light beam to measure detailed points of line objects are based on the principle of gradually refocusing the light beam trace depending on the distance from the laser so that the optical axis at the center of the small diameter of the laser beam can be determined as accurately as possible. The second method uses focusing on the so-called fic-focus, most often focusing on infinity. In the latter method, the center of the light beam trace is determined with lower accuracy.

Využitím ohybových jevů světla pro zpřesnění středu stopy světelného svazku se zabýval Tung, Eressnel, Frauenhofer, Van Héel, Tlustý, Puklová, Sauer a jiní. Eůzně upravovali tvar difrakční mřížky, dělali do nich rysky, vrypy a získávali tak různý tvar vystupujících obrazců. Vždy bylo nutné zaostřit optiku laseru s takovouto difrakční mřížkou na vzdálenost, ve které se provádělo pozorování, tj. na vzdálenost mezi zdrojem světla a snímacím terčem. V literatuře se uvádí také, že se například Fressnelova mřížka musí zařadit přibližně v polovině měřené dráhy do směru světelného svazku a dalekohledem lze na stínítku nebo na terči pozorovat obraz a zařazovat měřený objekt do přímky. Při měření a vytyčování podrobných bodů liniových objektů geodetickými metodami, například teodolitem, se využívá odraženého světla od signálu a zdrojem informace o poloze záměrné osy je obraz na cílové ploše výhodně na terči sledovaný okem pozorovatele. Výsledky jsou přesné, ale pozorovatel musí být trvale okem v pozici záměrné osy dalekohledu měřicího zařízení.Tung, Eressnel, Frauenhofer, Van Héel, Tlusty, Puklova, Sauer and others dealt with the use of light diffraction phenomena to refine the center of the light beam trace. Eusively, they modified the shape of the diffraction grating, made lines and scratches in them, and thus obtained various shapes of protruding patterns. It has always been necessary to focus the optics of the laser with such a diffraction grating at the distance at which the observation was made, i.e. at the distance between the light source and the scanning target. The literature also states that, for example, the Fressnel grating must be placed approximately halfway in the measured path in the direction of the light beam, and an image can be observed on a screen or target with a telescope and the measured object can be placed in a straight line. When measuring and marking detailed points of line objects by geodetic methods, for example theodolite, the reflected light from the signal is used and the source of information about the position of the aiming axis is the image on the target surface preferably on the target observed by the observer's eye. The results are accurate, but the observer must be permanently in the eye at the position of the aiming axis of the telescope of the measuring device.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob vytyčování a měření podrobných bodů liniových objektů pomocí ustanoveného laseru a záměrného snímacího terče, kdy optickému členu laseru se předřadí do osy světelného svazku difrakční mřížka s centrickými obrazci a následným zaostřením optického členu se ve stopě světelného svazku vytvoří v celé délce dosahu paprsků laseru jednoznačné soustředné obrazce signalizující optickou osu světelného svazku a v rovinných řezech kolmých na optickou osu laseru se postupně ustavuje na centrické obrazce světelného svazku upravené detekční zařízení pro stanovení polohy a výšky podrobných bodů liniových objektů.The above-mentioned shortcomings are eliminated by the method of marking and measuring detailed points of linear objects by means of a fixed laser and an intentional scanning target. laser a unique concentric pattern signaling the optical axis of the light beam and in planar sections perpendicular to the optical axis of the laser, a detection device adapted to determine the position and height of detailed points of linear objects is gradually established on the centric pattern of the light beam.

Vytyčování i měření se výhodně provádí bez obsluhy měřiče. Způsob umožňuje okamžité i následné kontroly stavu sledovaného objektu nebo rekonstrukce s průběžným zhodnocením vzhledem k projektovaným parametrům. Až dosud byl geodet nucen pracovat ve výěkách a ve velmi ztížených podmínkách. Způsob spolu se záměrným snímacím terčem vytváří nezávislou kontrolu po celou dobu výstavby nebo při rekonstrukčních pracech.Stakeout and measurement are preferably performed without operating the meter. The method enables immediate and subsequent inspections of the condition of the monitored object or reconstruction with continuous evaluation with respect to the projected parameters. Until now, the surveyor was forced to work in education and in very difficult conditions. The method, together with the intentional sensing target, creates an independent inspection throughout the construction or during the reconstruction work.

Ha připojeném výkresu je znázorněno na obr. 1 schematické uspořádání způsobu vytyčování a měření podrobných bodů liniových objektů pomocí ustaveného laseru a záměrného snímacího terče, a jako příklad je použito měření po dobu rekonstrukce jeřábové dráhy, zatímco na obr. 2 je příklad úpravy přenosného snímacího terče v čelním pohledu.In the accompanying drawing, Fig. 1 shows a schematic arrangement of a method of delineating and measuring detailed points of linear objects by means of an established laser and an intentional sensing target, and measuring during crane track reconstruction is used as an example, while Fig. 2 shows an example of modifying a portable sensing target. in front view.

Obr. 1 zobrazuje laser 2 s optickým členem 2, ze kterého vystupuje orientovaný světelný svazek 3, do jehož optické osy 4 je předřazena difrakční mřížka 7. laser 2 je uchycen ke konsole 6 seřizovač ím stavítkem 5 s možností příčného i výškového posunu do projektované polohy. Nastavení světelného svazku 3 je rovnoběžné s projektovanými polohami objektu jako kolejnice 8, pásnice 9, nosníku 22, pilíře 21 a podobně. Kontrola nastavení optické osy 4 světelného svazku 3 je zajištěna na referenčním signálu 12, kteiý je opatřen terčem 23 s vyznačeným osovým křížem 22 a se soustřednými kruhy 22· 13 je výškově řiditelný pomocí držáku 24 a stranově nastavitelným úchytem* 25«Giant. 1 shows a laser 2 with an optical member 2, from which an oriented light beam 3 emerges, into the optical axis 4 of which a diffraction grating 7 is arranged. The laser 2 is attached to the bracket 6 by an adjusting tumbler 5 The setting of the light beam 3 is parallel to the projected positions of the object as a rail 8, a flange 9, a beam 22, a pillar 21 and the like. The adjustment of the setting of the optical axis 4 of the light beam 3 is ensured on the reference signal 12, which is provided with a target 23 with a marked axial cross 22 and with concentric circles 22 · 13 is height-adjustable by means of a holder 24 and a side-adjustable handle * 25 «

Obr. 2 zobrazuje detekční zařízení 27 vytvořené jako přenosný snímací terč 23, sestávající z měřítka 25» na jehož spodním konci je vytvořen dotykový hrot 2% pro usazení na podrobný bod 24 a nosná deska 2^, ve které se suvně ustavuje zarážka 26. Měřítko 18 se ustavuje do svislice libelou 22, nad kterou je posuvně uložen snímací terč 13 se soustřednými kruhy 19 a osovým křížem 21 opatřený ustanovkou 20 a odečítacím noniem J6.Giant. 2 shows a detection device 27 designed as a portable sensing target 23, consisting of a scale 25 at the lower end of which a contact tip 2% is formed for seating on a detailed point 24 and a support plate 21 in which a stop 26 is slidably set. establishes vertically by a spirit level 22, above which a sensing target 13 with concentric circles 19 and an axial cross 21 provided with a provision 20 and a reading vernier J6 is slidably mounted.

CS 272 341 Bl 2CS 272 341 Bl 2

Způsob vytyčování a měření podrobných bodů liniových objektů pomocí ustaveného laseru 1 a záměrného snímacího terče 13 se provádí tak, že se nejdříve ustaví laser £ do projektované polohy, nasadí se difrakční mřížka 7 na objektiv optického členu 2 laseru £. Nastavení osy 4 světelného svazku 3 se kontrolně zajistí referenčním signálem například terčem Π se soustřednými kruhy a osovým křížem 2£ v blízkosti konečného místa měření, respektive vytyčování. Přenosným snímacím terčem ^3 s upravenou výškou detekční plochy se buď. vytyčují jednotlivé podrobné body liniových objektů, nebo se nastavením snímacího terče £3 pomocí ustanovky 20 měří skutečná poloha podrobných bodů liniového objektu. Pokusace optického členu 2 ee provede pouze jednou pro vždy před zahájením vytyčování nebo měření.The method of delineating and measuring detailed points of line objects by means of an established laser 1 and an aiming scanning target 13 is carried out by first positioning the laser 6 in the projected position, placing a diffraction grating 7 on the objective of the optical member 2 of the laser 6. The setting of the axis 4 of the light beam 3 is ensured by a reference signal, for example a target Π with concentric circles and an axis cross 2 £ near the final measuring point or the delineation. A portable sensing target ^ 3 with an adjusted height of the detection area is either. delineating the individual detailed points of the line objects, or measuring the actual position of the detailed points of the line object by setting the scanning target £ 3 by means of the clause 20. The experiment of the optical element 2 ee is performed only once and always before starting the delineation or measurement.

Způsob vytyčování a měření podrobných bodů liniových objektů pomocí ustaveného laseru £ a záměrného snímacího terče je použitelný v investiční výstavbě na vytyčování podrobných bodů vzhledem k projektované ose, dále na měření výškových a směrových odchylek například u jeřábových drah, ve stavebnictví, strojírenství, v povrchových a podpovrchových liniových objektech, na železnici a podobně. Způsob je vhodný také na snímání deformací a na registraci pohybu objektů. Je použitelný všude tam, kde se vyžadují nepřetržité operativní informace o poloze podrobných bodů liniových objektů s vyšší přesností měřených parametrů bez účasti měřiče s teodolitem nebo jiným optickým vytyčovacím zařízením.The method of delineation and measurement of detailed points of line objects by means of established laser £ and intentional scanning target is applicable in capital construction for delineation of detailed points with respect to the projected axis, as well as for measurement of height and directional deviations. subsurface line buildings, railways and the like. The method is also suitable for sensing deformations and for registering the movement of objects. It can be used wherever continuous operational information on the position of detailed points of line objects with higher accuracy of measured parameters is required without the participation of a meter with a theodolite or other optical alignment device.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A method and a device for plotting and measuring detailed points of linear objects by means of an established laser and an aiming scanning target, characterized in that a diffraction grating is introduced into the optical axis (4) of the light beam (3) into the optical member (2) of the light beam (3). (7) with centric patterns and subsequent focusing of the optical member (2), unambiguous concentric patterns are formed in the trace of the light beam (3) along the entire length of the laser range (1), which signal the optical axis (4) of the light beam (3), and In planar sections perpendicular to the optical axis (4), a detection device (17) for determining the position and height of the detailed points of the linear objects is successively set up on the concentric patterns of the light beam (3).

2. Apparatus for carrying out the method of delineating and measuring detailed points of linear objects according to item 1, consisting of a beam with a scale and a scanning target, characterized in that a contact tip (25) for settling is formed on the lower end of the beam provided with a front scale (18) to a detailed point (24) and mounted on the one hand a support plate (23), in which a stop (26) is slidably mounted, and on the other hand a spirit level (22), above which a sensing target (13) with concentric rings (19) and axial a cross (21) provided with a clause (20) and a reading vernier (16). ’