DD146494A1

DD146494A1 - Verfahren zum ausmessen der lage eines index

Info

Publication number: DD146494A1
Application number: DD79216146A
Authority: DD
Inventors: Wieland Feist; Franz Kebschull
Original assignee: Wieland Feist; Franz Kebschull
Priority date: 1979-10-10
Filing date: 1979-10-10
Publication date: 1981-02-11
Also published as: US4355901A; DE3037246A1; CH650333A5

Abstract

Das Verfahren zum wiederholten Ausmessen der Lage eines zum Schwingen angeregten Index in einem Intervall einer Teilung verfolgt das Ziel, den Einflusz von Fremdschwingungen auf das Messungsergebnis bei geodaetischen Geraeten auszuschalten. Ausgehend von der Erkenntnis, dasz die Frequenz der auf das Pendel wirkenden Fremdschwingungen nur von der Hoehe des Geraetestativs abhaengig ist, ist die Aufgabe durch die Herstellung einer Beziehung zwischen dem Meszvorgang und den Fremdschwingungen zu loesen. Hierzu wird die Frequenz des Ausmessens regelbar gestaltet und mit der Frequenz der Fremdschwingungen synchronisiert.

Description

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Titelt Verfahren zum Ausmessen der Lage eines Index

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum wiederholten Ausmessen der Lage eines zu Schwingungen angeregten Index in einem Intervall einer Teilung, bei dem eine Impuls-? zählung durch einen Startimpuls begonnen und einen Stopimpuls beendet und die Impulszählung mit der Frequenz des Ausinessens wiederholt wird. Das Verfahren ist insbesondere zur Winkelmessung mit geodätischen Instrumenten bestimmt. Es ist immer dann anwendbar, wenn ein Ableseindex an einem Pendel-TJeigungskompensator oder -Neigungsmesser angeordnet ist und zu unerwünschten Schwingungen angeregt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Bekanntlich wird zur Stabilisierung der Ziellinie eines Niverllierinstruments oder des Index für die Vertikalwinkelanzeige in einem Theodolit ein Pendel verwendet, das die die Ziellinie beeiflussenden optischen Elemente trägt und trotz Dämpfungseinrichtung durch Windeinfluß und Bodenerschütterungen leicht in horizontale und vertikale Schwingungen, deren Frequenzen von der Länge des Stativs abhängen, auf dem sich das geodätische Instrument befindet, und deren Amplituten von der Intensität der Erregung abhängen. Durch die Horizontalschwingungen wird das Pendel und damit der Index zu Schwingungen um die Pendelachse angeregt, so daß die Genauigkeit der Winkelmessung beeinträchtigt oder eine genaue Winkelmessung

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unmöglich gemacht wird. Das trifft insbesondere bei der objektiven Winkelmessung zu, bei der stets die augenblickliche Auslenkung des Index als Meßwert erfaßt, angezeigt, registriert und/oder weiterverarbeitet wird, so daß der mittlere Ablesefehler weit größer als bei der visuellen Anzeige ist. Zur Verminderung des mittleren Ablesefehlers sind eine Vielzahl objektiver Messungen durchzuführen, wodurch die Gesamtmeßzeit erheblich erhöht wird,

Es ist auch schon versucht worden, durch die Ausbildung des Pendels oder die Anordnung geeigneter Dämpfungsmittel den Einfluß von Fremdschwingungen zu reduzieren. Dadurch wurde jedoch entweder die Einspielgenauigkeit zu gering oder die Einspielzeit zu groß,

Ziel der Erfindung:

Durch die Erfindung soll ein neuer Weg eingeschlagen werden, der die Nachteile der bekannten Lösungen vermeidet und den Einfluß von Fremdschwingungen im wesentlichen auszuschalten gestattet,

Darlegung des Wesens der Erfindung; Ausgehend von der Tatsache, daß die Frequenz der auf das Pendel wirkenden Fremdschwingungen nur von der Stativlänge bestimmt wird, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, durch die Herstellung einer Beziehung zwischen dem Vorgang des Ausmessens der Lage des Index im Intervall und den Fremdschwingungen den Einfluß dieser Fremdschwingungen ohne Rücksicht auf die Ausbildung und Dämpfung des Pendels zu eliminieren. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Frequenz des Ausmessens geregelt und mit der Frequenz der Fremdschwingungen synchronisiert wird. Dabei kann die Frequenz des Ausmessens auch ein ganzzahliges oder anderes geeignetes Vielfaches der Frequenz der Schwingungen betragen. Die Regelung der Frequenz des

Ausmessens kann von Hand oder automatisch erfolgen* Da die objektive, optoelektronische Ausmessung der Lage eines Index in einem Teilungsintervall ohnehin wiederholt erfolgt, ist es möglich, die Anzahl der Messungen so zu wählen, daß der Mittelwert aus der Anzahl der Ausmessungen je Fremdschwingung dem wahren Meßwert zumindest sehr nahe kommt· Die Regelung kann mittels eines Regelgliedes von Hand oder mittels eines Schwingungsaufnehmers automatisch erfolgen. Durch die Erfindung ist es erstmalig möglich, den Me 13vorgang so zu beeinflussen, daß eine hohe Einspielgenauigkeit und eine geringe Einspielzeit erreicht und daß der Einfluß von Fremdschwingungen vermieden wird,

Ausführungsbeispiele:

Die Erfindung wird an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig, 1 eine optische Anordnung in einem Winkelmeßgerät, Pig, 2 ein Diagramm für die Frequenzregelung von Hand und

Pig, 3 ein Diagramm für die automatische Frequenzregelung,

In Pig, 1 sind mit K-K und S-S die Kippachse bzw, Stehachse eines in Teilen dargestellten Theodolits bezeichnet, dessen mit einer Teilung 26 versehener Höhenkreis koaxial zur Kippachse K-K gelagert ist. Eine Lampe 1 beleuchtet über einen Kondensor 2 die Ablesestelle des Höhenkreises 3, der ein Ableseindex 4 auf einen Träger zugeordnet ist. Der Träger 5 ist an einem Pendel 6 befestigt, das mit einem Kreuzbandgelenk 7 an einem Gehäuseteii 8 des Theodolits aufgehängt ist. Der Index 4 und die Ablesestelle des Höhenkreises 3 werden über Prismen 9; 10, ein Objektiv 11 und eine schwenkbare Planplatte 12 in die Ebene von Fotoempfängern 13 abgebildet, die auf einem gemeinsamen Träger 14 angeordnet sind. Die Planplatte 12 ist mit einer mit einer Teilung15

versehenen Scheibe 16 auf einer zur Kippachse K-K parallelen Achse 17 befestigt, die in einem Lager 18 drehbar ist und von einem Motor 19 angetrieben wird. Die Lampe 1 beleuchtet über Prismen 20; 21 mit einem Teil ihres Lichtes einen Ausschnitt der Teilung 15 auf der Scheibe 16, der sich vor dem Fotoempfänger 22 befindet. Der Index 4 wird über ein Prisma 23 und ein Objektiv 24 auf einen Differnzfotoempfänger 25 abgebildet. Anstelle der Lampe kann auch eine Diode verwendet werden.

Die Planplatte 12 rotiert ständig und führt dabei den Index 4 sowie das Intervall der Teilung 26, in dem er . sich befindet, ständig über die Fotoempfanger 13 hinweg. Dabei wird durch einen Intervallstrich ein Startsignal und durch den Index 4 ein Stopsignal gegeben. Zwischen beiden Signalen formt der Differenzfotoempfänger 22 auf Grund der sich vor ihm vorbeibewegenden Striche der Teilung 15 Impulse, deren Anzahl die Lage des Index 4 im jeweiligen Intervall der Kreisteilung 26 bestimmt und interpoliert. Außerdem wird ein Teil des Strahlenganges vom Index 4 zum Differenzfotoempfänger 25 geleitet, der in Abhängigkeit von der Lage des Indexbildes 4 Impulse erzeugt, die einem Schwingungsaufnehmer (Fig. 2) zugeführt werden

' In Fig. 2 ist ein Schwingungsaufnehmer 27 über einen Verstärker 28, der gleichzeitig einen Phasenschieber aufweist, mit einem Analog-Digital-Wandler 29 elektrisch verbunden. Ein Teiler oder Vervielfacher 30 für die Frequenz ist einerseits an den Wandler 29 und andererseits einen von Hand zu bedienenden Regler (Potentiometer) 31 angeschlossen. Vom Teiler 30 führt eine Verbindung über einen Sinuswandler (Tiefpaß) 32, einen Verstärker 33 zu einem Motor 34, der ein Planplattenmikrometer ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten antreibt. Die Digitalwerte des Wandlers 29 werden über den Teiler .' 30 und den Sinuswandler 32 zur Änderung der Spannung des

Motors 34 im Verstärker 33 benutzt, indert sich die Frequenz des pendeis 6 (Fig. 1), so muß das Potentiometer 31 verstellt werden. Dadurch werden die vom Teiler 30 gewandelten Signale geregelt und nachfolgend die Drehzahl

des Motors 34 verändert, -

In Fig. 3 treibt ein Motor 35 eine Zählscheibe 36 an, die mit lichtdurchlässigen Schlitzen 37 versehen ist. Durch jeweils einen dieser Schlitze 37 fällt das Licht von einer Lampe 38 auf einen Fotoempfänger 45 und erzeugt in diesem in Abhängigkeit von der Frequenz der Zählscheibe Spannungsimpulse, die in einem Verstärker 39 verstärkt, über einen Teiler 40 einem phasenempfindlichen Frequenzregler 41 zugeführt werden. Der Frequenzregler 41 ist außerdem mit einem Signalaufnehmer 42 (Differenzfotoempfänger in Fig, 1) über einen Verstärker 43 verbunden und erhält vom Teiler 40 wie vom Signalaufnehmer 42 elektrische Signale, Über einen Gleichspannungsverstärker 44 ist der Frequenzregler 41 an den Motor 35 angeschlossen. Den Verstärkern 39 und 43 kann jeweils ein Analog-Digital-Wandler nachgeordnet sein. Die mechanischen Schwingungen des Index 4 (Fig, 1) werden durch den Signalaufnehmer 42 in* elektrische Signale der Frequenz f. umgewandelt und über den Verstärker 43 dem Frequenz- ^: regler 41 zugeführt. Eine durch die Drehzahl des Motors 35 bestimmte Frequenz f_z, wird über die Zählscheibe 36, den Fotoempfänger 45 und den Verstärker 39 hergeleitet. Der Teiler 40 bewirkt durch Frequenzteilung eine Frequenz f_z, die der Frequenz f^ entspricht und in den Frequenzregler 41 gelangt. Der Frequenzregler 41 erzeugt je nach der Übereinstimmung der Frequenzen f. und f an

1 Z

seinem Ausgang ein Gleichspannungssignal zur Nächsteuerung der Motordrehzahl, Bei einer Gleichheit beider Frequenzen f^" und f_z ergibt sich eine Regelspannung 0,

Claims

Erfindungsanspruch:

"L Verfahren zum wiederholten Ausmessen der Lage eines zu Schwingungen angeregten Index in einem Intervall einer Teilung, bei dem eine Impulszählung durch einen Startimpuls begonnen und durch einen Stopimpuls beendet und die Impulszählung mit der Frequenz des Ausmessens wiederholt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Frequenz des Ausmessens geregelt und mit der Frequenz der Schwingungen synchronisiert wird. 2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Frequenz des Ausmessens ein geeignetes Vielfaches der Frequenz der Schwingungen beträgt.

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