DD156029A1

DD156029A1 - Verfahren und anordnung zum selbsttaetigen ausrichten eines winkelmessgeraetes

Info

Publication number: DD156029A1
Application number: DD80226659A
Authority: DD
Inventors: Wieland Feist
Original assignee: Wieland Feist
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1982-07-21
Also published as: JPS5912966B2; JPS57125813A; DE3139239A1; SE8107684L; DD156029B5; CH654918A5; US4441812A

Abstract

Verfahren und Anordnung zum selbsttaetigen Ausrichten eines geodaetischen Winkelmessgeraetes, insbesondere eines elektronischen Tachymeters bei der tachymetrischen Gelaendeaufnahme, beim Abstecken und Aufmessen von Punkten. Das Ziel besteht in der schnellen, genauen, konstruktiv und technologisch einfachen Loesung. Ausgangspunkt ist die Benutzung einer Bezugsgroesse, die am Geraetestandpunkt und Zielpunkt die gleiche ist. Solche Bezugsgroessen sind die Nordrichtung und Lotrichtung, die am Zielpunkt und Geraetestandpunkt mit Kreisel- oder Magnetkompass und Pendel oder Libelle festgelegt werden.Bezueglich dieser Nordrichtung und/oder Lotrichtung wird die Zielrichtung eines Reflektors am Zielpunkt gemessen und die Komplementwinkel gebildet, um die der Tachymeter zu verstellen ist, damit er zum Reflektor zielt.

Description

Titel ι Verfahren und Anordnung zum selbsttätigen Ausrichten eines V/inkelmeßgerätes

Anwendungsgebiet ,der Erfindung::

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selbsttätigen Ausrichten eines geodätischen Vfinkelmeßgerätes und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Sie ist insbesondere für die Nachführung von elektronischen Tachy-Bietern bei der Vermessung und Absteckung von Geländepunkten bestimmt, bei der von einem Tachymeterstandpunkt aus mehrere Geländepunkte angemessen werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Beim tachymetrischen Meßverfahren befindet sich am Instrumentenstandpunkt ein optischer, elektrooptischer oder automatischer Tachymeter, der von mindestens einem Keßmann bedient wird, und an einem davon entfernt liegenden Zielpunkt eine Meßlatte oder ein Reflektor, die von einem Keßgehilfen bedient und mit dem Tachymeter angezielt werden. Dabei können die Drehungen des Tacnyr.eterfernrohres um die vertikale (Azimut) und die horiaontale Achse (Vertikalwinkel) sowie die Entfernung zwischen dem Instrumentenstandpunkt und dem Zielpunkt gemessen werden, Ss werden zur Messung mindestens zwei Personen und eine sehr lange Standzeit der Geräte gegenüber einer kurzen Meßseit benötigt* Es besteht daher das Bestreben, auch den Prozeß des Zielfindens und An-Zielens des Zielpunktes (Reflektors) auch in diesem Pail zu. automatisieren«

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Es ist bereits bekannt, getrennt voneinander aufgestellte Theodolite einem sich im wesentlichen mit konstanter Geschwindigkeit bewegenden, selbstleuchtenden oder körperlichen Ziel synchron nachzuführen. Die Zielsteuerung erfolgt visuell, die liachfuhrung jedoch motorisch, von Hand gesteuert· Bekannt ist es auch, astronomische 'Teleskope, Geschütze oder Satellitenkameras durch motorisches Drehen mn entsprechende Achsen sich mehr oder weniger schnell bewegenden Zielpunkten autoisatisch geregelt nachzuführen. Das setzt aber in jedem Fall das vorangehende Einrichten des Teleskops, Geschützes oder der Satellitenkamera auf den jeweiligen Zielpunkt voraus* Außerdem handelt es sich immer um stationäreMeßsysteme, die schwer sind und nur mit hohem Aufwand transportiert werden können und einen hohen Energieverbrauch haben«, "

Weiterhin sind Verfahren der Punkortung oder Punkpeilung bekannt. Hierzu werden je nach Reichweite und Ortungsgenauigkeit unterschiedliche, mehr oder weniger aufwendige und schwere Antennen und ein relativ hoher elektronischer Aufwand erforderlich«, Die erreichten Ortungsgenauig- " keiten von ^- 1° sind jedoch für die vorliegenden Zwecke nicht ausreichend. Außerdem ist der Vorgang der Punkortung oder Punkpeilung zu zeitaufwendig,,

Schließlich ist es bekannt _f Baumaschinen mit optischen Strahlen oder Plugkörper mit Punkleitstrahlen zu steuern,, Dabei ist aber ein vorheriges aktives Einrichten des Meßgerätes auf das sich bewegende Ziel ebenso notwendig wie die Vermeidung von Hindernissen für die Leitstrahlung_e Darüber hinaus ist auch hier am Meßgerät ein hoher instrumenteiler und energetischer Aufwand notwendig«

. Durch die Erfindung sollen die aufgezeigten Mängel versieden und eine Möglichlceit der Ausrichtung eines Winkel aeSgeräteSj insbesondere eines elektronischen Tachy-

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meters ohne Meßmann am Tachymeter angegeben werden. Dabei ist eine vorherige grobe Ausrichtung des Winkelmeßgerätes auf das Ziel nicht notwendig. Andererseits soll die Genauigkeit der Ausrichtung des Winkelmeß-• 5 gerätes der Winkelmeßgenauigkeit des Gerätes entsprechen.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Aufgabe der Erfindung ist es, daher, ein Verfahren und eine Anordnung zum selbsttätigen Ausrichten eines Winkelmeßgerätes auf ein Ziel zu finden, die schnell, hinreichend genau sowie mit möglichst geringem Aufwand an Material und Konstruktion verbunden sind* Dabei geht die Sr- findung einen völlig neuartigen ^e^, indem sie als Grundlage eine Meß- oder Bezugsgröße benutzt, die sowohl am Gerätestandpunkt als auch am Zielpunkt praktisch die gleiche ist.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß am Zielpunkt die Zielrichtung zum Winkelmeßgerät gegenüber einer Vorzugsrichtung, insbesondere der Uordrichtung für das Azimut (den Horizontalwinkel) und/oder der Lotlinie für- den Vertikalwinkel bestimmt wird, daß daraus die Zielrichtung vom Winkelmeßgerät zum Zielpunkt bezüglich der Kordrichtung und/oder der Lotrichtung ermittelt wird und daß das Winkelmeßgerät hinsichtlich des Azimuts und des Vertikalwinkels solange verstellt wird, bis es in die ermittelte Zielrichtung zeigt, Ss wird also der Komplementwinkel zur Ausrichtung des zum Winkelmeßgerät ausgerichteten. Zielmittels auf dem Zielpunkt ermittelt und das Winkelmeßgerät auf diesen Komplementwinkel einge-. stellt» Die am Zielpunkt ermittelte Zielrichtung wird vorzugsweise zum Gerätestandpunkt übertragen, dort erfolgt in einem ohnehin vorhandenen Rechner· die Ermittlung des bzw. der Komplementwinkel und die selbsttätige Ausrichtung des Winkelmeßgerätes·-

Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält am Zielpunkt ein mit einem Richtmittel,

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beispielsweise einem Fernrohr, verbundenes, um zwei Achsen schwenkbares Zielmittel, und einen Sender zur Übertragung der Zielrichtungswerte und am Gerätestandpunkt ein Winkelmeßgerät mit einem Empfänger für die Zielrichtungswerte des Zielmittels, einem Rechner, der unter anderem zur Ermittlung der Komplementwinkel dient, sowie einem die Nordrichtung festlegenden Gerät, beispielsweise einer Kreisbussole ode'r einem Kreisel* Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Zielmittel ein Richtungsweiser, ähnlich wie für das Winkelmeßgerät, und ein Winkelmeßsystem mit Horizontal- und Vertikalkreis zugeordnet sind, die denen des Winkelmeßgerätes entsprechen» Durch die Richtungsweiser wird am Ziel-• punkt und am Gerätestandpunkt die gleiche Bezugsrichtung für das Azimut, die Nordrichtung, festgelegt* Ebenso wird mit Hilfe einer Libelle am Zielpunkt die Lotrichtung festgelegt, in die beispielsweise ein Reflektorträger eingerichtet wird» Damit liegen die beiden Bezugsrichtungen für die Horizontal- und Vertikalwinkel fest« Durch die Sender-Empfängereinrichtung werden lediglich Datenübertragungen durchgeführt, nicht Daten ermittelte

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert« Es zeigen: Fig* 1 eine Darstellung zur Erläuterung' des Prinzips

der Azimut-Übertragung Pig« 2 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips

der Vertikalwinkel-übertragung und Fig» 3 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung«

In Pig. 1 und 2 sind 1 der Standpunkt eines Winkelmeßgerätes j 2 ein Zielpunkt und .3 die .am Gerätestandpunkt wie am Zielpunkt gleichermaßen¹· bekannte 3iordricütung₀ Die Verbindungslinie 4 des Gerätestandpunktes- 1 reit dem Zielpunkt 2 schließt mit der Nordrichtung 3 am Ziel»

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punkt 2 einen Winkel r und am Gerätestandpunkt 1 einen Winkel r.. ein. Gegenüber der Nordrichtung 3 hat das Winkelmeßgerät (Pig· 3) zunächst eine beliebige Orien-• tierung 5 mit einer Winkel- bzw. Richtungsablage r.^_Q und das Zielmittel (Fig. 3) eine beliebige Orientierung mit' einer Winkel- bzw. Richtungsablage r_2Q. Zunächst wird die lull 'des Horizontalkreises des Zielmittels auf magnetisch bzw. Kreiselnord orientiert und danach die Richtung r„ bestimmt. Ebenso wird die Hull des Horizontal-kreises des Winkelmeßgerätes auf die Nordrichtung 3 ausgerichtet. Danach wird r.. = r^ -180° ermittelt und damit das Winkelmeßgerät auf den Zielpunkt 2 gerichtet. So wie zur Nordrichtung 3 werden das Winkelmeßgerät und das Zielmittel (der Reflektor) auch zur Lotrichtung 7orientiert und die Abweichung β von der Horizontalebene am jeweiligen Ort gemessen. Dabei is$ - jb = 90°·- z,- = 270° - z_p, wobei Z₁ und z_? Zenitdistanzen sind. Der Komplementwinkel für die azimutale Zielung ist r.. für die zenitale Zielung -jb *

In Pig. 3 ist auf einem Stativ 10 über einem Geländepunkt (Standpunkt) 11 ein elektronischer Tachymeter 12 angeordnet, der auf einer Horizontiereinrichtung 13 einen Keßkopf .14 mit Steuerelementen für die Zieleinstellung hinsichtlich der azimutalen und der zeiiitalen Zielung auf-weist. An der Horizontiereinrichtung 13 sind Anschlüsse 15 für eine getrennt angeordnete Batterie 16 vorgesehen. Am Meßkopf 14 sind eine Zentriervorrichtung 17 zur Aufstellung des T'achyEeters 12 über dem Geländepunkt 11 eine Dosenlibelle 18 zur Lotrechtstellung, eine Registrier- und Anzeigevorrichtung 19 für die tachyinetrisch ermittelten Daten, ein Meßfernrohr 20 zum Senden und Empfangen von optischen Strahlen, ein Richtungsweiser 21 für die Üordrichtung und ein Zielstab 22 mit einer durch die'Batterie 16 gespeisten Signallampe 23 vorgesehen.

Eine auf Stützen 24, 25 aufgesetzte Brücke 31 trägt den

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Richtungsweiser'21, den Zielstab 22 und die Signallampe 23· Das Meßfernrohr 20 ist in den ,Stützen 24, 25 des Meßkopfes 14 um eine im wesentlichen horizontale Achse K-K und mit dem Meßkopf um eine vertikale, durch den Geländepunkt 11 gehende Achse L-L drehbar gelagert. Der Messung der Drehungen um die Achse K-K dient ein in der Stütze 25 konzentrisch zur Achse K-K angeordneter Vertikalkreis 26, dem ein der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellter, beispielsweise in der DD 20703 beschriebener Neigungsmesser zugeordnet ist« Ein konzentrisch zur Achse L-L angeordneter Horizontalkreis 27 im Meßkopf 14 dient der Messung der Drehungen um die Achse,L-L· Im Meßkopf 14 sind außerdem Sender, Empfänger und Auswerteelektronik(Rechner) für die elektrooptische Strekkenmessung, wie sie beispielsweise in der DE-OS 2750933 beschrieben sind, vorgesehen und zu deren Stromversorgung die Batterie 16 dient» Die Zielachse des Meßfernrohrs 20 ist mit 28 bezeichnet. In der Stütze 24 ist eine Empfangsantenne 29 mit nachfolgenden Auswerte- und Korrekturmitteln vorgesehen. Die Stütze 25 ist Träger einer Sendeantenne 30 für Meßdaten,

Über einen entfernt liegenden Zielpunkt 32im Gelände ist ebenfalls ein Stativ 33 mit Horizontierungselementen 34 angeordnet, das einen in der Höhe verstellbaren und mittels einer Schraube 35 arretierbaren Stab 36 aufweist, . der mit einem im wesentlichen U-fÖrmigen Träger 37 versehen ist* Der Träger ist um eine den Zielpunkt 32 enthaltende vertikale Achse S-S drehbar und besitzt eine Dosenlibelle 38 zum Vertikalstellen des Stabes 36 rat dem Träger 37, einen vertikalen Richtungsweiser (Vertikalkreis) 39 und einen horizontalen Richtungsweiser (Kreisbussole) 40, einen Reflektor 41 mit einem Ziel- . mittel (Diopter) 42, der um A.chse IWT neigbar ist, eine Batterie 43 als Spannungsquelle, eine Eingabeeinheit 44

35 für Daten und Punktionen und eine durch eine Sendeantenne

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45 verkörperte Sendeeinheit· Außerdem befinden sich, zwei Bedienknöpfe 46, 47 für die horizontale bzw. vertikale Feinzielung am Träger 37· Reflektor 4I und Zielmittel 42 sind optisch zueinander parallel ausgerichtet und legen eine Zielachse 48 fest··

Das Stativ 33 und damit der Träger 37 werden mit Hilfe der Dosenlibelle 38 und der Horizontierungselemente 34 senkrecht über dem Zielpunkt 32 aufgestellt. Die gewünschte Höhe des Trägers 37 wird durch Verschieben des Stabes36 im Stativ 33 eingestellt* Dann wird das Zielmittel 42 durch Drehen des Trägers 37 um die Achse S-S und des Reflektors 41 um die Achge IT—U auf den Zielstab 22 und/ öder die Signallampe 23 ausgerichtet· Die Grobausrichtung geschieht durch Drehen von Hand, die Feinausrich-tung wird mittels der beiden Bedienknöpfe 46, 47 durchgeführt· Nach genauer Ausrichtung des Reflektors 41 auf den elektronischen Tachymeter 12 werden am horizontalen und vertikalen Richtungsweiser 39 bzw. 40 die eingestellten Richtungen abgelesen und durch die Eingabeeinheit 44in eine im Träger 37 enthaltene Sendeeinheit gegeben,die sie mit Hilfe der Sendeantenne 45 zum elektronischen Tachymeter"12 sendet. Durch .die Empfangsantenne 29 emp fängt der elektronische Tachymeter 12 die eingestellten Richtungen und berechnet durch einen nicht dargestellten, i& Meßkopf 14 ohnehin enthaltenen Rechner die Komple-. mentwinkel und richtet das Meßfernrohr 20 mit Hilfe der im KeBkopf 14- enthaltenen Steuerelemente (Motoren und Getriebe) auf den Reflektor 41 aus. Dabei werden die Komplementwinkel r^ und ~ β am Horizontalkreis 27 bzw« am Vertikalkreis 2o selbsttätig eingestellt, so daß die Zielachsen28 und 48 im wesentlichen zusammenfallen· Vom elektronischen Tachymeter 12 können durch eine Sendeeinheit mit der Sendeantenne 30 auch Heßdaten zum Zielpunkt 32 gesendet werden,·für deren Empfang ein an

•35· Zielpunkt befindlicher Meßmann beispielsweise ein .

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Empfangsgerät zur Verfugung haben müßte* Die bei der genauen Ausrichtung des Reflektors 41 eingestellten Richtungen können auch ohne manuell zu bedienende Eingabeeinheit 44 automatisch erfaßt und an den elektronischen Tachymeter 12 gesendet werden» Nach der genauen Ausrichtung des elektronischen Tachynieters 12 auf den durch den Reflektor 41 verkörperten Zielpunkt 32 mißt der elektronische Tachymeter 12 in aus DS-OS 2750933 bekannter Weise selbsttätig die Winkel und Entfernung vom Standpunkt 11 zum Zielpunkt 32, Wird der Reflektor 41 über einen anderen Zielpunkt auf-. gestellt öder sind andere Zielpunkte, über denen sich - gleichartige Reflektoren befinden, ebenfalls mit dem elektronischen Tachymeter 12 anzumessen, so wiederholt sich der eben beschriebene Vorgang des Ausrichtens und Messens«

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Claims

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1« Verfahren zum selbsttätigen Ausrichten eines geodätischen Winkelraeßgerätes auf einen Zielpunkt, gekennzeichnet dadurch, daß am-Zielpunkt die Zielrichtung zum Winkelmessgerät gegenüber der Nordrichtung und/oder der Lotrichtung bestimmt wird, daß daraus die Zielrichtung vom Winkelmeßgerät zum Zielpunkt bezüglich der lordrichtung und/oder der Lotrichtung ermittelt wird und daß das Winkeliaeßgerät hinsichtlich des Horizontal-» winkeis und des Vertikalwinkels solange verstellt wird, bis es in die ermittelte Zielrichtung zeigt«,

2» Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, die am Zielpunkt ein mit einem Richimittel verbundenes, um zwei Achsen schwenkbares Zielmittel .und einen·Sender und am Gerätestandpunkt ein Winkelmeßgerät mit einem Empfänger_s einem Rechner und einem Richtungsweiser enthält, gekennzeichnet dadurch, daß dem Zielmittel ein Richtungsweiser und ein Winkelmeßsysteni zugeordnet sind_s die denen des Winkelraeßgerätes entsprechen«