DE10150437A1

DE10150437A1 - Prüfung von Tunnelwandungen

Info

Publication number: DE10150437A1
Application number: DE2001150437
Authority: DE
Inventors: Andreas Ettemeyer
Original assignee: Ettemeyer AG
Current assignee: Ettemeyer AG
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2003-04-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Prüfung von Tunnelwandungen auf Risse oder Hohlräume in oder unter der Innenfläche der Tunnelwandung, welches einfach und kostengünstig einsetzbar ist, insbesondere ohne Beschädigung der Tunnelwandung und ausschließlich vom Inneren des Tunnels her, wobei mittels eines optischen, insbesondere berührungslosen, Meßverfahrens das Auftreten von Verformungen der Innenfläche der Tunnelwandung unter Belastung der Tunnelwandung vom Tunnel-Inneren aus ermittelt wird.

Description

I. Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft die Prüfung von Tunnelbauwerken.

II. Technischer Hintergrund

Tunnel können aufgrund Mängeln in der Bauphase, vor allem aber aufgrund der natürlichen Alterung Mängel aufweisen wie in der Innenfläche der Tunnelwandung endende Risse, in der Tunnelwandung eingebettete, in sich geschlossene Hohlräume ohne Verbindung zur Innenfläche. Werden derartige Risse oder Hohlräume nicht entdeckt, so können sie zur Ablösung von Teilen der Tunnelwandung führen.

Bisher war es bekannt, Tunnelwände manuell durch Abklopfen und akustische Prüfung des Tones zu testen. Weiterhin sind bereits optische Meßverfahren bekannt, die zur Überprüfung von Oberflächenverformungen von Gegenständen bei Belastung des Gegenstandes eingesetzt werden. Dies war bisher jedoch nur bei endlich großen Gegenständen angewandt worden, die beispielsweise insgesamt in eine Unterdurck- oder Überdruckkammer verbracht werden konnten oder bei denen zumindest die von der Beobachtungsseite abgewandte Rückseite zum Einbringen von Belastungen zugänglich war.

Bei Tunnelbauten jedoch besteht das Problem darin, dass abseits der Innenfläche der Tunnelwandung eine quasi-unendlich dicke Wandung vorhanden ist, nämlich der den Tunnel umgebende z. B. Berg, und dadurch eine Belastungseinbringung von der Außenseite dieser Wandung her nicht zielführend ist.

III. Darstellung der Erfindung a) Technische Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Prüfung von Tunnelwandungen zu schaffen, welche einfach und kostengünstig einsetzbar ist, insbesondere ohne Beschädigung der Tunnelwandung arbeitet und ausschließlich vom Inneren des Tunnels her einsetzbar ist.

b) Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 26 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dadurch, dass die Tunnelwandung von ihrer Innenfläche her belastet wird, können optische Meßverfahren wie die Speckle-Interferometrie zur Ermittlung von unter Belastung der Tunnelwandung auftretenden Verformungen der Innenfläche benutzt werden, welche Aufschlüsse über in oder hinter der Innenfläche liegende Risse oder Hohlräume geben.

Als optische Meßverfahren können klassische Verfahren wie die Holographie oder die Schearographie eingesetzt werden, insbesondere wird jedoch hierfür die bekannte Speckle-Interferometrie verwendet, insbesondere mit einem Laser als Beleuchtungsquelle. Insbesondere sind hierfür ESPI und DSPI geeignet.

Wie bekannt, werden bei der Speckle-Interferometrie berührungslos und flächenhaft Verlagerungen von Oberflächenpunkten bestimmt, indem eine Vielzahl von Punkten der Oberfläche, in der Regel ein Raster mit einem Punktabstand von maximal 0,1 mm - hinsichtlich deren Verlagerung zwischen einem Ausgangszustand und einem Meßzustand, in der Regel einem kraftbeaufschlagten Zustand, beobachtet werden. Die Addition bzw. Subtraktion der dabei erzeugten Raster- Aufnahmen bzw. deren Datenfelder ergibt bei optischer Darstellung typische Streifenbilder, und erlauben sowohl eine computergestützte als auch qualitativ optisch-manuelle Auswertung. Dabei sind sowohl 2D- als auch 3D-Speckle- Interferometer bekannt, mit denen also die Verformung in nur zwei Koordinatenachsen (in der Regel die beiden Raumrichtungen der beobachteten Fläche) oder in drei Koordinatenachsen (zusätzlich die Lotrechte zur beobachteten Fläche) ermittelt werden kann. Die für die Messung notwendige Belastung der Innenfläche der Tunnelwandung kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen:
Beispielsweise können Abschnitte des Tunnels druckdicht verschlossen und das Innere des Tunnels unter einen Überdruck oder Unterdruck gesetzt werden. Dies ist beispielsweise möglich durch Abschotten des gesamten Tunnelquerschnittes an zwei in Längsrichtung des Tunnels voneinander beabstandeten Stellen oder auch durch Aufsetzen einer druckdichten Glocke auf den momentanen Prüfbereich der Tunnelwandung, und Aufschlagen der so abgedichteten Bereiche des Tunnelinneren mit Über- oder Unterdruck.

Vorzuziehen ist jedoch das mechanische Einbringen einer Belastung in die Innenfläche der Tunnelwandung, insbesondere die kurzfristige Einbringung durch Stoß- oder Schwingungsanregung dieser Innenfläche, vorzugsweise nur an einem Punkt oder an einer eng begrenzten Fläche.

Die Aufnahme der Innenwand muß dann natürlich zeitlich abgestimmt zum Zeitpunkt der Belastung bzw. im richtigen zeitlichen Abstand nach Einbringen der Belastung erfolgen, um möglichst den Zeitpunkt der maximalen Verformung der Innenfläche im Meßbereich zu erfassen. Zu diesem Zweck ist es auch sinnvoll, mehrere Aufnahmen kurz hintereinander, beispielsweise mittels eines gepulsten Laser, über einen definierten Zeitraum nach insbesondere unmittelbar nach der Einbringung der Stoß- oder Schwingungsbelastung durchzuführen.

Die Stoß- oder Schwingungseinbringung kann dabei entweder berührungslos, vorzugsweise über starke elektromechanische Schwingungen (Ultraschall oder niederfrequente Schwingung im Bereich von 1 bis 30 hz, vorzugsweise von 1 bis 10 hz) erfolgen oder durch mechanischen Kontakt zu einer Anstoßmasse, die einen einmaligen oder mehrfachen Schlag gegen die Oberfläche der Wand führt, insbesondere ein sogenannter Shaker zum Einbringen von mechanischen Schwingungen durch Körperkontakt, der auf die Innenfläche aufgesetzt werden kann.

In diesem Fall ist vor allem auf eine schwingungsmäßige Endkopplung des Shakers von der Meßvorrichtung, insbesondere der aufnehmenden Kamera, in der Regel einem CCD-Sensor, zu achten.

Während kontaktlose Einbringung in der Regel großflächig zumindest über den gesamten momentanen Beobachtungsbereich erfolgt, geschieht die kontaktierende mechanische Einbringung in der Regel nur in einer kleinen Fläche, also quasipunktuell. Dabei wird die Einbringung vorzugsweise im oder nur knapp außerhalb des Beobachtungsbereiches erfolgen, um aufgrund kurzer Entfernungen zum Beobachtungsbereich die Dämpfung so gering wie möglich zu halten und damit die Größe der einzubringenden Belastung gering zu halten.

In Ausnahmefällen kann es sinnvoll sein, im Gegensatz hierzu die Belastungseinbringung mechanisch bei Überprüfung der Tunnelwände und der Tunneldecke dennoch in den Tunnelboden durchzuführen, und dann entsprechend stark zu gestalten. Dies ist sinnvoll wenn der Tunnelboden entsprechend hoch belastbar ausgeführt ist und eine schwingungstechnisch gute Verbindung zwischen dem Boden und den Seitenwänden und der Decke des Tunnels gegeben ist.

Um überhaupt das Vorhandensein von Rissen bzw. Hohlräumen qualitativ festzustellen, ist es in der Regel ausreichend zu ermitteln, ob Verformungen, vorzugsweise lotrecht zur Innenfläche, bei Belastung auftreten, die größer als ein vorgegebener Schwellwert sind.

Darüber hinaus sind jedoch auch quantitative Aussagen über derartige Risse und Hohlräume möglich.

Die Größe der Verformung lotrecht zur Innenfläche (immer bezogen auf eine definierte, insbesondere gleich hohe Belastung) gibt Aufschluß über die Größe des Risses bzw. Hohlraumes gemessen lotrecht zur Innenfläche.

Die Größe der Verformung in Richtung der Oberfläche - sofern sie ermittelt wird - kann Aufschluß geben über die Erstreckung des Risses bzw. Hohlraumes in Richtung der Erstreckung der Innenfläche.

Die zeitliche Verzögerung des Auftretens der größten Verformung bzw. das Nachschwingverhalten dieser Verformung gegenüber dem Zeitpunkt des Auftretens der Belastung kann Aufschluß geben über die Tiefe, also die Entfernung des Risses oder Hohlraumes von der Innenfläche und/oder die Materialbeschaffenheit des Materiales zwischen der Innenfläche und dem Riß bzw. Hohlraum.

Aus den genannten Gründen kann es sinnvoll sein, trotz des dafür notwendigen erhöhten Aufwandes für die Meßvorrichtung und die Auswertung der Meßsignale auch die Verformungen in Richtung der Innenfläche zu ermitteln.

Vorzugsweise wird die die Meßeinheit enthaltende Meßvorrichtung nicht auf die Innenfläche aufgesetzt, um eine schwingungstechnische Endkopplung von der Anregung sicherzustellen.

Ein Aufsetzen auf die Innenfläche, beispielsweise unmittelbar außerhalb des jeweiligen momentanen Beobachtungsbereiches, der etwa einen m² groß sein kann, ist vor allem dann sinnvoll, wenn die Einbringung der Belastung ebenfalls innerhalb, beispielsweise im Zentrum, des Beobachtungsbereiches erfolgt.

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

c) Ausführungsbeispiele

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1a Prinzipdarstellung der Electronic Speckle Pattern Interferometrie (ESPI), mit dem Meßobjekt im Ausgangszustand,
Fig. 1b eine Darstellung gemäß Fig. 1a mit Meßobjekt im belasteten Zustand,
Fig. 1c eine geometrische Situation,
Fig. 2 ein Gleichungssystem,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung der ESPI mittels dualer Beleuchtung,
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung einer dreidimensionalen ESPI-Meßvorrichtung,
Fig. 5 Prinzipdarstellung der Vorrichtung im Tunnel.
Zunächst wird im folgenden anhand der Fig. 1 bis 4 die Ermittlung der relativen Verlagerung von Punkten auf der Oberfläche des Meßobjektes 1 zwischen dem Ausgangszustand bzw. Ausgangszustand einerseits und dem Meßzustand, also einem Zustand, in dem das Meßobjekt 1 mit einer Kraft beaufschlagt oder verlagert wurde, andererseits erläutert, wie es nach dem ESPI Stand der Technik ist.
In der Regel ist der Meßzustand dabei ein belasteter Zustand des Meßobjekts 1, indem sich die Oberfläche des Meßobjekts 1 insgesamt, z. B. aufgrund Druckbeanspruchung, der Meßeinheit 2 annähert, oder auch sich von dieser entfernt (z. B. aufgrund Zugbeanspruchung parallel zur beobachteten Oberfläche des Meßobjekts). Ebenso sind auch partielle Verlagerungen der Oberfläche des Meßobjektes möglich, indem z. B. im Meßzustand kleine Aufwölbungen auf der Objektoberfläche auftreten, wie in Fig. 1b zu erkennen. Demgegenüber zeigt Fig. 1a die Situation im Ausgangszustand des Meßobjekts 1. Bis auf die in Fig. 1b ersichtliche Aufwölbung ist die Relativposition zwischen Meßobjekt und Meßeinheit die gleiche.
Das Grundprinzip der Electronic Speckle Pattern Interferometrie, im folgenden kurz ESPI genannt, soll zunächst anhand der Fig. 1a und 1b beschrieben werden:
Dabei wird ein Beobachtungsbereich 6 auf der Oberfläche des Meßobjektes 1 mit Licht gleicher Wellenlänge, insbesondere einem Laser 3, in Beleuchtungsrichtung 8, direkt oder über mindestens einen Umlenkspiegel 30, bestrahlt. Die von der Objektoberfläche zurückgeworfenen Lichtstrahlen werden in einer hiervon unterschiedlichen Beobachtungsrichtung 9 von einer Kamera 4, in der Regel einem hochauflösenden, flächigen CCD-Sensor, aufgenommen. Für jeden einzelnen Objektpunkt der Oberfläche im Beobachtungsbereich 6 des Meßobjektes 1 trifft somit eine Lichtwelle, die Objektwelle 28, auf der Kamera 4 auf, welche beim Auftreffen auf die Kamera eine bestimmte Phasenlage, entsprechend der durchlaufenen Gesamtweglänge von dem Laser 3 bis zur Kamera 4 und der verwendeten Wellenlänge, aufweist. Die Gesamtweglänge der Objektwelle ist jedoch nicht absolut bekannt.
Auf der Kamera 4 trifft weiterhin eine Referenzwelle 27 auf, die ebenfalls vom Laser 3 stammt und damit die gleiche Wellenlänge besitzt, jedoch bei ihrem Auftreffen auf der Kamera 4 in einer von der Objektwelle 28 unterschiedlichen Phasenlage auftreffen kann aufgrund eines anderen Laufweges. Die Referenzwelle 27 wurde nicht vom Meßobjekt reflektiert und ist insbesondere aus dem Beleuchtungsstrahl für das Objekt mittels eines halbdurchlässigen, zur Beleuchtungsrichtung 8 schräg gestellten, ersten Spiegels 21, welcher sich zwischen dem Laser 3 und dem Meßobjekt 1 befindet, abgezweigt, und wird über einen zweiten halbdurchlässigen Spiegel 22, welcher sich quer zur Beobachtungsrichtung 9 verlaufend auf dieser Beobachtungsrichtung 9 befindet, ebenfalls auf die Kamera 4 geleitet.
Für die Mittelstrahlen des kegelförmigen oder zylindrischen Bündels von Beleuchtungsstrahlen und reflektierten Strahlen ist dies in den Figuren für einen bestimmten Objektpunkt 7 eingezeichnet, welcher als Abbildungspunkt 17 auf der lichtempfindlichen Fläche der Kamera 4 abgebildet wird.
Das Gleiche geschieht auch für jeden anderen Punkt der Oberfläche des Beobachtungsbereiches 6 der Oberfläche des Meßobjektes 1, wobei jeder Punkt des Beobachtungsbereiches 6 einem Punkt auf der lichtempfindlichen Fläche des Kamera 4 entspricht.
Im folgenden sind alle Vorgehensweisen immer nur bezogen auf den mittigen Objektpunkt 7 und den mittigen Abbildungspunkt 17 beschrieben, gleiches trifft jedoch auch für alle anderen Punkte des Beobachtungsbereiches 6 sowie der lichtempfindlichen Fläche 16 der Kamera 4 zu, da sowohl die Beleuchtung als auch die Beobachtung nicht nur mittels eines einzelnen Lichtstrahles bzw. Lichtquelle, sondern jeweils mittels eines Bündels erfolgt, so daß eine flächenhafte Beobachtung des Meßobjektes gegeben ist.
Auf dem Abbildungspunkt 17 der Kamera treffen somit eine Referenzwelle 27 sowie eine Objektwelle 28 auf, die sich in der Regel in ihrer Phasenlage beim Auftreffen im Abbildungspunkt 17 durch eine Phasendifferenz 4' unterscheiden, und nur zufällig die Phasendifferenz 0 aufweisen können.
Beispielsweise hat dabei die Objektwelle 28 vom Laser 3 bis zur Kamera 4 eine Weglänge von x+0,1 mal die verwendete Wellenlänge λ zurückgelegt, die Referenzwelle 27 dagegen einen Weg von y+0,3 mal die verwendete Wellenlänge λ. Die Phasendifferenz Φ beträgt demnach 0,2. x und y, die ganzzahligen Vielfachen der Wellenlänge, sind nicht bekannt und werden auch nicht erfaßt.
Diese Phasendifferenz Φ ist für jeden der Abbildungspunkte auf der lichtempfindlichen Fläche 16 der Kamera 4 eine andere, und entsprechend ist jeder Abbildungspunkt mehr oder weniger hell. Für die gesamte lichtempfindliche Fläche 16 ergibt dies ein unregelmäßiges Fleckenbild mit hellen und dunklen Bereichen.
Führt man den gleichen Vorgang, wie er eben für ein Meßobjekt 1 im Ausgangszustand beschrieben wurde, für den Meßzustand des Meßobjekts 1 gemäß Fig. 1b durch, so hat sich der Objektpunkt 7 aufgrund einer Aufwerfung der Meßobjektoberfläche in diesem Bereich der Meßeinheit 2 gegenüber dem Ausgangszustand etwas angenähert, so daß die Objektwelle 28' auf dem Abbildungspunkt 17 nunmehr in einer anderen Phasenlage, entsprechend dem veränderten kürzeren Laufweg der Objektwelle, auftrifft. Die Referenzwelle 27' ist dagegen mit der Referenzwelle 27 der Messung im Ausgangszustand identisch, da sich der Laufweg der Referenzwelle nicht geändert hat.
Somit ergibt sich nunmehr zwischen Referenzwelle 27' und Objektwelle 28' im Abbildungspunkt 17 die Meß-Phasendifferenz Φ + Δ, die sich folglich im Abbildungspunkt 17 der lichtempfindlichen Fläche 16 auch in seiner Helligkeit gegenüber der im Ausgangszustand erhaltenen Normal-Phasendifferenz Φ unterscheidet.
Im Meßzustand ergibt sich somit für die gesamte lichtempfindliche Fläche 16 ein qualitativ etwa gleiches, im Detail z. B. in Anordnung der Flecken jedoch unregelmäßiges Fleckenbild.
Der Differenzwert Δ, also der Unterschied zwischen der Normal-Phasendifferenz Φ und der Meß-Phasendifferenz Φ + Δ zwischen der Messung im Ausgangszustand und der Messung im Meßzustand in einem bestimmten Abbildungspunkt 17 entspricht somit - bei kleinen Verlagerungen des Objektpunktes 7 zwischen Ausgangszustand und Meßzustand - der veränderten Laufweglänge der Objektwelle zwischen Ausgangszustand und Meßzustand.
Aufgrund der Winkelbeziehungen im Dreieck - wie in Fig. 1c dargestellt - läßt sich die Verlagerung e des Objektpunktes 7 zwischen dem Ausgangszustand (7) und dem Meßzustand (7') in Meßrichtung 10 ermitteln.
Das durch den Laser 3, die Kamera 4 und den Objektpunkt 7 bzw. 7' gebildete Dreieck läßt sich durch die Winkelhalbierende vom Objektpunkt 7 aus, welches die Meßrichtung 10 darstellt, in zwei Dreiecke aufteilen, wobei der Winkel α, unter dem die Meßrichtung 10 auf die Verbindungslinie zwischen Laser 3 und Kamera 4 auftrifft, durch die Geometrie der Anordnung von Laser und Kamera zueinander bekannt ist, und grob auch die Winkel β und γ, die die Orientierung von Laser und Kamera darstellen.
Auch die Länge der Dreiecksseite a ist bekannt, nämlich der halbe direkte Abstand zwischen Laser 3 und Kamera 4. Da ferner bekannt ist, daß der Unterschied zwischen den Dreiecksseiten c und c' dem halben Differenzwert Δ/2 entspricht, läßt sich über die Winkelbeziehungen im Dreieck die Verlagerungskomponente e des Objektpunktes 7 in Meßrichtung 10 auf den Objektpunkt 7' im Meßzustand berechnen.
Dabei ist immer unterstellt, daß die Verlagerung e kleiner ist als die Hälfte des Differenzwertes, Δ/2. Falls die Verlagerung e größer ist, lassen sich die zusätzlichen ganzzahligen Vielfachen von λ bzw. λ/2 aus dem Vergleich mit Nachbar- Punkten ermitteln.
In der Praxis erfolgt dies für nicht nur einen Abbildungspunkt 17 auf der Kamera, sondern die gesamte lichtempfindliche Fläche 16 der Kamera, indem die Fleckenbilder aus dem Ausgangszustand und aus dem Meßzustand voneinander subtrahiert werden, indem für jeden Punkt der lichtempfindlichen Fläche 16 der Lichtwert aus dem Meßzustand vom Lichtwert aus dem Ausgangszustand abgezogen wird. Dies ergibt für die lichtempfindliche Fläche 16 insgesamt dann ein Streifenbild.
Die Tatsache, daß die Differenz zweier unregelmäßiger Fleckenbilder in der Subtraktion voneinander ein regelmäßiges, streifenförmiges, Bild ergibt, liegt daran, daß sich zwischen Ausgangszustand und Meßzustand eng nebeneinander liegende Objektpunkte 7, 7a, 7b ähnlich verlagern, sofern durch den Meßzustand in der Oberfläche des Objektes kein Riß oder harter Absatz erzeugt wird.
Da die Lichtdifferenzwerte in jedem einzelnen Punkt mittels der an die Kamera, insbesondere einen digital arbeitenden CCD-Sensor, für jeden einzelnen Punkt der lichtempfindlichen Fläche 16 den Differenzwert Δ ermitteln lassen, ist es möglich, aufgrund des Streifenbildes durch Auswertung mittels einer Elektronik und einer zugehörigen Software die Berechnung gemäß Fig. 1c, nämlich die Verlagerung jedes einzelnen Objektpunktes in Meßrichtung 10, für jeden Punkt des Beobachtungsbereiches auf der Oberfläche des Meßobjektes 1 durchzuführen.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird somit klar, daß es bei ESPI auf das Auftreffen zweier Lichtwellen auf dem gleichen Punkt der Kamera ankommt, wobei die Phasendifferenz zwischen den beiden Wellen im Ausgangszustand und im Meßzustand unterschiedlich ist, und aus dem Differenzwert der beiden Phasendifferenzen die Verlagerung des entsprechenden Objektpunktes ermittelt wird.
Die beiden benötigten Lichtwellen müssen nicht unbedingt die vom Objekt reflektierte Objektwelle 28 und die Referenzwelle 27 sein. Wie Fig. 3 zeigt, können hierfür auch zwei Objektwellen 28a, 28b verwendet werden, welche durch gleichzeitige Beleuchtung des Beobachtungsbereiches 6 des Objektes 1 aus zwei unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen 8a, 8b erhalten werden.
Die unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen können aus ein und demselben Laser 3 mittels eines Strahlteilers 5 erzielt werden. Der Laser 3 ist dabei in etwa auf den Beobachtungsbereich 6 gerichtet, und durchläuft im Strahlteiler 5 einen ersten halbdurchlässigen Spiegel 21, welcher eine erste Objektwelle 28a seitlich ablenkt, während die verbleibende Welle als zweite Objektwelle 28b in Richtung des Lasers 3 etwas später seitlich, in die Gegenrichtung zur ersten Objektwelle 28a, abgelenkt wird.
Jede der beiden Objektwellen 28a, 28b wird im weiteren Verlauf über einen vollständig undurchlässigen Spiegel 22 bzw. 23 auf den gleichen Beobachtungsbereich 6 gelenkt. Von dort aus werden die Objektwellen 28a, 28b etwa auf der Winkelhalbierenden zwischen den Beleuchtungsrichtungen 8a, 8b auf eine Kamera 4zurückgeworfen und dort aufgezeichnet, die sich etwa zwischen dem Laser 3 und dem Beobachtungsbereich 6 befindet.
Eine zusätzliche Referenzwelle, die also ohne Objektberührung vom Laser direkt zur Kamera geleitet wird, wird dabei nicht mehr verwendet.
Der wesentliche Unterschied der Vorgehensweise gemäß Fig. 3 gegenüber Fig. 1 liegt jedoch darin, daß durch diese duale Beleuchtung Verlagerungen des Objektpunktes 7 in Beobachtungsrichtung 9, also auf die Kamera 4 zu, nicht ermittelt werden können, da bei Verlagerung des Objektpunktes 7 auf der Beobachtungsrichtung - sofern dies die Winkelhalbierende aus den Beleuchtungsrichtungen 8a und 8b ist - auch bei beiden Objektwellen 28a, 28b zum gleichen Phasenversatz und folglich zu einem Differenzwert Δ = 0 führen würde.
Mit der Vorgehensweise gemäß Fig. 3 können jedoch Verlagerungen des Objektpunktes 7 quer zur Beobachtungsrichtung 9 zwischen Ausgangszustand und Meßzustand ermittelt werden, da dies die Phasenlage der beiden Objektwellen 28a, 28b unterschiedlich verändert, und somit zu einem Differenzwert Δ führt, der über die Winkelbeziehungen im Dreieck den Versatz lotrecht zur Beobachtungsrichtung 9, in der durch die beiden Beleuchtungsrichtungen 8a, 8b aufgespannten Ebene, ermitteln läßt.
Die Meßrichtung 10b der dualen Beleuchtungsmethode gemäß Fig. 3 steht somit quer, insbesondere lotrecht, zur Beobachtungsrichtung 9 und in der Ebene, welche durch die beiden Beleuchtungsrichtungen 8a, 8b aufgespannten Ebene. Die Beobachtungsrichtung 9 ist wiederum insbesondere die Winkelhalbierende zwischen den beiden Beleuchtungsrichtungen 8a und 8b.
Fig. 4 zeigt eine Einrichtung, die die Vorrichtungen und Vorgehensweisen aus den Fig. 1 und 3 kombiniert:
Einerseits wird durch zwei aus unterschiedlichen Richtungen erfolgende Beleuchtungen eine Verlagerung in einer Meßrichtung 10b quer zur Beobachtungsrichtung 9b, in der Regel der Winkelhalbierenden zwischen den beiden Beleuchtungsrichtungen 8a und 8b, mithin also in der Regel in Richtung der Objektoberfläche, ermittelt.
Andererseits wird die Verlagerung des gleichen Objektpunktes 7 in einer Meßrichtung 10a ermittelt, die zur Meßrichtung 10b im Winkel steht, und die Winkelhalbierende zwischen einer der Beleuchtungsrichtungen, z. B. 8a, und der Beobachtungsrichtung 9a = 9b darstellt.
Die hierfür notwendige Referenzwelle 27 wird - zusätzlich zum Strahlteiler 5 - aus dem Lauf der Lichtstrahlen zwischen dem Laser 3 und dem Strahlteiler 5 vorzugsweise vor dem Strahlteiler 5 mittels eines halbdurchlässigen Spiegels 21 abgezweigt, und mittels weiterer Spiegel 22a, 22b wieder direkt und ohne Objektberührung auf die Kamera 4 geleitet.
Wenn zusätzlich die duale Beleuchtung doppelt vorhanden ist, also nicht nur in Form der Beleuchtungsrichtungen 8a und 8b, die in der Zeichenebene der Fig. 4 liegen, sondern durch weitere, nicht dargestellte, Beleuchtungseinrichtungen 8c und 8d, die vorzugsweise im rechten Winkel hierzu liegen, wobei jedoch die daraus resultierende Winkelhalbierende, die Beobachtungsrichtung 9 identisch mit der Beobachtungsrichtung 9, die in Fig. 4 eingezeichnet ist, ist, ergibt sich neben der in Fig. 4 eingezeichneten Meßrichtung 10b eine weitere Meßrichtung 10c, die ebenfalls lotrecht zur Beobachtungsrichtung und damit vorzugsweise in der Ebene der Objektoberfläche liegt, jedoch im Winkel, insbesondere rechtwinklig, zur Meßrichtung 10b, liegt.
Damit ist die Verlagerung des Objektpunktes 7 des Ausgangszustandes in den Objektpunkt 7' des Meßzustandes in drei voneinander unterschiedlichen Meßrichtungen 10a, 10b, 10c bekannt, wobei es egal ist, ob die Verlagerungen in die drei unterschiedlichen Meßrichtungen 10a, 10b, 10c durch ein und dieselbe Meßvorrichtung oder durch getrennte Meßvorrichtungen oder gar Meßverfahren ermittelt wird.
Daraus läßt sich ein Gleichungssystem gemäß Fig. 2 erstellen, wobei die Komponenten e_1x, e_1y, e_1Z die Verlagerungskomponenten des Objektpunktes 7 in der ersten Meßrichtung 10a sind, und N1 den Betrag dieser Verlagerung in Meßrichtung 10a, angegeben in der dabei verwendeten Wellenlänge λ1, ist.
Werden Messungen in mehr als drei verschiedenen Meßrichtungen durchgeführt, ist das Gleichungssystem theoretisch überbestimmt. In der Praxis dienen jedoch die 4. und jede weitere Meßrichtung der Verringerung des Einflusses von Falschmessungen, Signalrauschen etc. und der Verbesserung des Meßergebnisses.
Analoges gilt für die zweite und dritte Zeile des Gleichungssystems für die weiteren Meßrichtungen 10b und 10c.
In der Regel wird die bei den Ermittlungen der Verlagerungen in den drei Meßrichtungen verwendete Wellenlänge die gleiche sein, so daß λ1 = λ2 = λ3 zu setzen ist.
Nach den bekannten Regeln zur Lösung eines Gleichungssystems aus drei Gleichungen mit drei Unbekannten lassen sich damit die Faktoren dx, dy, dz ermitteln, welches die Komponenten in den drei aufeinander senkrecht stehenden Raumrichtungen x, y und z sind, um welche sich ein Objektpunkt 7 aus dem Ausgangszustand in einen Objektpunkt 7' im Meßzustand, also im belasteten Zustand des Meßobjektes, verlagert. Damit ist die relative Verlagerung des Objektpunktes in Raumkoordinaten bekannt.
Zum gleichen Ergebnis kann man auch durch Vergleich der drei Streifenbilder, die sich für die drei Meßrichtungen 10a, 10b, 10c jeweils als Differenzbild der Speckle-Patterns ergeben, erzielen, wenn die Kamerafläche dabei in ihrer Ausrichtung bezüglich des Objekts die gleiche geblieben ist wie z. B. bei der Anordnung gemäß Fig. 4, mit der 3D-ESPI betrieben wird:
Ein und derselbe Objektpunkt nimmt dabei in den drei Streifenbildern auch immer die gleiche Lage auf der Kamerafläche ein, also beispielsweise horizontal um die Strecke L1 vom linken Rand entfernt und vertikal um die Strecke L2 vom oberen Rand entfernt. Stellt man z. B. fest, daß in Meßrichtung 10a dieser Abbildungspunkt 17 zwischen dem zweiten und dritten Streifen, 10% vom zweiten Streifen entfernt, angeordnet ist, dagegen im Streifenbild der Meßrichtung 10b zwar zwischen denselben beiden Streifen, aber 80% vom zweiten Streifen entfernt und bezüglich Meßrichtung 10c genau in der Mitte zwischen dem zweiten und dritten Streifen, so läßt sich damit unter Berücksichtigung der räumlichen Zuordnung der drei Meßrichtungen 10a, 10b, 10c die dreidimensionale Verlagerung des Abbildungspunktes ermitteln, und zwar auch dann, wenn der Objektpunkt in den beiden Streifenbildern zwischen verschiedenen Streifen liegen sollte.
Weiterhin ist zu bedenken, daß alle vorstehenden Überlegungen darauf basiert haben, daß die Verlagerung eines Objektpunktes zwischen dem Ausgangszustand und dem Meßzustand in Meßrichtung, also der Vektor e in Fig. 1c - kleiner als etwa die Hälfte der Wellenlänge des verwendeten Lichts sein soll. Wäre dies nicht sichergestellt, könnte es sein, daß sich die Laufwegslänge des Lichts zwischen Ausgangszustand und Meßzustand nicht nur um den gemessenen Differenzwert Δ, sondern zusätzlich auch um ganzzahlige Vielfache der Wellenlänge λ unterschieden hätten.
Ist der Vektor e größer als λ/2, läßt sich die Verlagerung dennoch ermitteln, wenn für wenigstens einen Objektpunkt im Meßfenster der gesamte Verlagerungsvektor vom Ausgangszustand in den Meßzustand bekannt ist, indem dieser Punkt dann als Vergleichspunkt für Nachbarpunkte dient, und diese wieder für ihre Nachbarpunkte etc.
Ist diese Voraussetzung nicht erfüllt, müssen z. B. mehrere Meßschritte hintereinander durchgeführt werden, also z. B. für den ersten Meßzustand nur eine Teilbelastung des Objektes durchgeführt werden. Der zweite Meßschritt besteht darin, daß der erste Meßzustand, also der Meßzustand des ersten Meßschrittes, gleichzeitig der Ausgangszustand für den zweiten Meßschritt ist, in welchem wiederum eine weitere Teilbelastung aufgebracht wird, bis die gewünschte Endbelastung erreicht ist.
Die sich daraus für jeden einzelnen Oberflächenpunkt ergebenden Teil- Verlagerungen werden zum Schluß addiert.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß - gerade für die Ermittlung der Dehnung und Spannung in der Oberfläche eines Hohlkörpers - die partiellen, überproportionalen Dehnungen in einem bestimmtem Oberflächenbereich, die in der Regel auf Materialfehler zurückzuführen sind und die man gerade deshalb ermitteln will, überlagert werden von der Gesamtdehnung des Hohlkörpers aufgrund der Druckbeaufschlagung.
Wie in Fig. 6 dargestellt, verlagert sich jedoch die gesamte Oberfläche des Objektes 1 - aufgrund der Dehnung bei Druckbeaufschlagung des Inneren des hohlen Objektes 1 - relativ stark nach außen, also auf die Meßeinheit 2 zu.
Demgegenüber ist die zusätzliche Verlagerung der Ausbeulung 15 aus dem Verlauf der übrigen Oberfläche des Objektes 1 heraus relativ gering.
Vorzugsweise wird deshalb die Meßeinheit 2 mit ihren Füßen 31, 32, 33 direkt auf die Oberfläche des Meßobjektes 1 aufgesetzt, und verbleibt dort auch während des Überganges des Objektes vom Ausgangszustand in den Meßzustand.
Da - bezogen auf den Beobachtungsbereich 6 - sich die Oberfläche des Objektes 1 hinsichtlich ihrer Form nicht ändert, sondern nur zusammen mit der Meßeinheit 3 gegenüber der Mitte des Meßobjektes 1 verlagert wird, wird zwischen Ausgangszustand und Meßzustand von der Meßeinheit 1 de facto nur das Entstehen der Ausbeulung 15 erfaßt.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen üblichen Tunnel mit einer den Tunnel umgebenden Tunnel-Wandung 100. Die dadurch entstehende Innenfläche 104 wird üblicherweise unterschieden in einen Tunnelboden 108 und den Rest der Innenfläche, die üblicherweise der beschriebenen Prüfung unterzogen werden soll.
Die bogenförmige restliche Innenfläche 104 wird in einem Querschnitt in der Regel nicht auf einmal abgetastet, sondern verteilt auf unterschiedliche Segmente als jeweiliger Beobachtungsbereich 6. Da ein solcher Beobachtungsbereich beispielsweise die Fläche von 1 m² umfassen kann, muß auch in Längsrichtung des Tunnels auf gleiche Weise sequentiell vorgegangen werden.
Die Meßeinheit 2, bestehend aus einer oder mehreren Beleuchtungseinheiten und dem als Kamera benutzten CCD-Sensor ist auf einem Schlitten 111 montiert, welcher wiederum in Querrichtung des Tunnels auf einem Meßwagen 107 in Querrichtung verfahrbar ist. Der Meßwagen 107 sitzt an einer bestimmten Position entweder fest auf dem Boden 108 auf, oder ist - wie an der rechten Seite des Meßwagens 107 dargestellt - in Längsrichtung verfahrbar, jedoch fix justierbar.
Die Meßeinheit 2 ist gegenüber dem Querschlitten 111 sowohl höhenverstellbar als auch verschwenkbar um wenigstens eine in Tunnellängsrichtung verlaufende Schwenkachse, um die Meßeinheit 2 auf den jeweils gewünschten Beobachtungsbereich ausrichten zu können.
Dabei ist beispielhaft an einer Stelle im Grenzbereich zwischen zwei verschiedenen Beobachtungsbereichen 6 ein Shaker 105 dargestellt, mit dessen Hilfe durch Aufsetzen auf die Innenfläche 104 eine stoßartige Belastung bzw. eine Schwingung in die Wandung 100 eingebracht werden kann. Der Shaker 105 ist vorzugsweise schwingungstechnisch entkoppelt vom Meßwagen 107 und der darauf aufgebauten Meßeinheit 2. Die für die Auswertung notwendige Elektronik ist in der Fig. 5 nicht dargestellt und befindet sich vorzugsweise entweder ebenfalls auf dem Meßwagen 107 oder außerhalb des Tunnels, vorzugsweise gekoppelt mit der Meßeinheit 2 über drahtlose Datenverbindung.
Um sicherzustellen, daß die Meßeinheit 2 sich jeweils in dem gewünschten Abstand zur Innenwandung 104 befindet und dabei auch der richtige Beobachtungsbereich 6 eingestellt wird, können vorzugsweise an dem die Meßeinheit tragenden Bauteil oder der Meßeinheit 2 selbst mehrere stangenförmige Abstandstaster 109angeordnet sein, die immer zusammen mit der Meßeinheit 2 verlagert und verschwenkt werden und den Randbereich des Strahlenganges der Meßeinheit darstellen und somit mit ihren freien Enden auch dem Rand des Beobachtungsbereiches 6 auftreffen, wenn sie mit ihren freien Enden in Kontakt mit der Innenfläche 104 gebracht werden. Zusätzlich können diese freien Enden der Abstandstaster 109 in der Regel drei oder vier Abstandstaster pro Meßeinheit 2, eine Markiervorrichtung 110 tragen, um die bereits geprüften Beobachtungsbereiche 6 der Innenwandung 4 sichtbar zu kennzeichnen.
Selbstverständlich können auf einem Meßwagen 107 auch mehrere Meßeinheiten 2 untergebracht sein, die vorzugsweise den gesamten Querschntit des Tunnels in einem Arbeitsgang miteinander abarbeiten können. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Meßobjekt
2 Meßeinheit
3 Laser
4 Kamera
5 Strahlteiler
6 Beobachtungsbereich
7 Objektpunkt
8 Beleuchtungsrichtung
9 Beobachtungsrichtung
10a, 10b Meßrichtung
11 1. Optik
12 2. Optik
13 3. Optik
14 4. Optik
15 Ausbeulung
16 lichtempfindliche Fläche
17 Abbildungspunkt
21 1. Spiegel
22 2. Spiegel
23 3. Spiegel
24 4. Spiegel
25 5. Spiegel
26 6. Spiegel
27 Referenzwelle
28 1. Objektwelle
29 2. Objektwelle
30 Umlenkspiegel
31 Fuß
32 Fuß
33 Fuß
34 Abstand
100 Tunnelwandung
101 Riß
102 Hohlraum
103 Verformung
104 Innenfläche
105 Shaker
107 Meßwagen
108 Tunnelboden
109 Abstandstaster
110 Markierungsvorrichtung
111 Schlitten
Φ Normal-Phasendifferenz
Φ + Δ Meß-Phasendifferenz
Δ Differenzwert
e Verlagerung
s Shearingstrecke

Claims

1. Verfahren zum Prüfen einer Tunnelwandung (100) auf Risse (101) oder Hohlräume (102) in oder unter der Innenfläche (104) der Tunnelwandung (100), dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines optischen, insbesondere berührungslosen, Meßverfahrens das Auftreten von Verformungen (103) der Innenfläche (104) der Tunnelwandung (100) unter Belastung der Tunnelwandung (100) vom Tunnel-Inneren aus ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als optisches Meßverfahren die Speckle-Interferometrie, insbesondere die Laser- Speckle-Interferometrie, ESPI = Electronic Speckle Pattern Interferometrie, DSPI, Shearographie oder Holographie verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung durch Druckveränderung, insbesondere Überdruck, insbesondere von mehr als 1 Bar Überdruck, im Inneren des Tunnels aufgebracht wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung in Form einer, insbesondere punktuellen, Stoß- oder Schwingungseinbringung in die Wandung erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungseinbringung kontaktlos, insbesondere mittels Ultraschall oder niederfrequenter Schwingung, insbesondere von 1-30 Hertz, erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungseinbringung mittels Kontakt der Innenfläche (104) zu einer Anstoß-Masse (Shaker 105) erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die punktuelle Stoß- oder Schwingungseinbringung im momentanen Beobachtungsbereich (6) oder knapp außerhalb des Randes des momentanen Beobachtungsbereiches (6) erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoß- oder Schwingungseinbringung im Tunnelboden (108) erfolgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Verformung (103), insbesondere lotrecht zur Richtung der Innenfläche (104), lediglich hinsichtlich des Überschreitens einer Mindest-Verformung (Dmax) erfolgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Verformung (103) in der Lotrechten zur Innenfläche (104) zur Bestimmung der Größe des Risses (101) bzw. Hohlraumes (102) in Richtung radial von der Innenfläche (104) weg benutzt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte Größe der Verformung (103) in Richtung der Innenfläche (104) zur Unterscheidung zwischen Rissen (101) und in sich geschlossenen Hohlräumen (102) verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Verzögerung und/oder das Nachschwingverhalten der Verformung (103) bezüglich der Stoß- bzw. Schwingungsanregung zur Ermittlung der Entfernung des Risses (101) bzw. Hohlraumes (102) von der Innenfläche (104) verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung (103) der Innenfläche (104) auch in Richtung der Innenfläche (104) ermittelt wird, insbesondere zur Ermittlung von Haarrissen in der Innenfläche.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (2) nicht auf die Innenfläche (104) der Wandung (100) aufgesetzt, sondern beabstandet zu dieser angeordnet wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermessung der gesamten Innenfläche (104) oder der gewünschten Bereiche der Innenfläche abschnittsweise sequentiell nacheinander erfolgt, insbesondere mittels mit bloßem Auge sichtbarer Grobmarkierungen zur Unterscheidung der einzelnen Abschnitte.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame elektronische Steuerung zur Ansteuerung der Belastungsquelle einerseits und der Meßeinheit (2) andererseits verwendet wird.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Laser-Speckle-Interferometrie ein gepulster Laser verwendet wird, der zwei oder mehrere Aufnahmen kurz hintereinander, insbesondere mit einem Zeitabstand von weniger als 1/10 Sekunde, anfertigt.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verlagerung der Innenfläche (104) der Tunnelwandung (100) eine partielle Verformung der Innenfläche (104)der Tunnelwandung ist, welche mit einer Dehnung bzw. Schrumpfung der Tunnelwandung (100) insgesamt einhergeht, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (2) in eine für Ausgangszustand und Meßzustand identischen Relativlage zur Innenfläche (104) der Tunnelwandung (100) gehalten wird, indem insbesondere die Meßeinheit (2) direkt auf die Innenfläche (104) der Tunnelwandung (100) aufgesetzt wird.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die absolute Lage wenigstens eines Objektpunktes (7, 7a) der Innenfläche (104) der Tunnelwandung (100) in wenigstens einem seiner Zustände, Ausgangszustand oder Meßzustand, ermittelt wird, und daraus die absolute Lage der gesamten Oberfläche der Tunnelwandung (100) im Beobachtungsbereich sowohl für den Ausgangszustand als auch für den Meßzustand errechnet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die absolute Lage eines Objektpunktes (7) der Innenfläche (104) der Tunnelwandung (100)ermittelt wird, indem die absolute Lage der Meßeinheit (2) im Raum ermittelt wird und die Relativlage des Objektpunktes (7) zur Meßeinheit (2) bestimmt wird.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Form der Innenfläche (104) der Tunnelwandung (100) mittels Speckle-Interferometrie durch Verändern der Laufweglänge wenigstens einer der Objektwellen (28, 29) durchgeführt wird.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Laufwegslänge durch Verschieben einer oder mehrerer Beleuchtungseinheiten, insbesondere der Laser (3), erfolgt.

23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Laufwegslänge durch Verschieben eines oder mehrerer im Strahlengang der Objektwellen (28, 29) angeordneter Umlenkspiegel vor dem Auftreffen auf der Tunnelwandung (100), vorzugsweise quer zur Beobachtungsrichtung (9) bzw. Meßrichtung (10), erfolgt.

24. Verfahren nach Ansprüch 23, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Methode der dualen Beleuchtung die Umlenkspiegel (22, 23) quer zur Beobachtungsrichtung (9) um den gleichen Betrag nach rechts bzw. nach links bezüglich der Beobachtungsrichtung verlagert oder um den gleichen Betrag um eine Achse, die senkrecht auf der durch die Beobachtungsrichtung und Beleuchtungsrichtung aufgespannte Meßebene liegen, verschwenkt werden.

25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Laufwegslänge durch Änderung der Wellenlänge des verwendeten Laserlichts erfolgt.

26. Meßvorrichtung zur dreidimensionalen Ermittlung der Form und Verlagerung wenigstens eines Teils der Innenfläche (104) einer Tunnelwandung (100), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Meßvorrichtung
ein Speckle-Interferometer mit
wenigstens einem Laser (3),
wenigstens drei verschiedene Beleuchtungsrichtungen (8a, 8b, 8c),
eine Kamera (4) mit einer lichtempfindlichen Fläche (16)
umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Beleuchtungsrichtungen (8a, 8b) um gleiche Beträge und zur gleichen Seite bezüglich der Beobachtungsrichtung (9) der Kamera (4) verlagerbar sind, und
die Meßeinheit (2) eine Recheneinheit zur Auswertung der Aufnahmen der Kamera sowie ein Anzeigeelement zum Anzeigen der Auswertungsergebnisse umfaßt.

27. Meßvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die neben den beiden symmetrisch zur Beobachtungsrichtung (9) angeordneten Beobachtungsrichtungen (8a, 8b) vorhandene Beleuchtungsrichtung (8c) in einer senkrecht auf der durch die Beleuchtungsrichtungen (8a, 8b) aufgespannten ebene liegt.

28. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerung der Beleuchtungsrichtungen (8a, 8b) durch einen gemeinsamen oder mehrere separate, gemeinsam ansteuerbare, Schrittmotoren oder piezogetriebene Translatoren erfolgt.

29. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (3) in seiner Wellenlänge veränderbar ist.

30. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (2) mindestens einen Fuß (31, 32, 33) zum Aufsetzen auf die Innenfläche (104) der Tunnelwandung (100) in einer definierten Position bezüglich der Innenfläche (104) aufweist.

31. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (2) drei nicht auf einer Linie liegende, vorzugsweise in Form eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnete, Füße (31, 32, 33) aufweist.

32. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (2) an einer definierten Stelle des Raumes angeordnet ist und eine Meßvorrichtung zur Ermittlung des Abstandes und der Richtung wenigstens eines Objektpunktes (7) der Innenfläche (104) der Tunnelwandung (100) (1) relativ zur Meßeinheit (2) umfaßt.

33. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung einen Meßwagen (107) umfaßt, auf dem die Meßeinheit (2) justierbar hinsichtlich Relativlage und Relativrichtung zum Meßwagen (107) aufgebaut ist und der Meßwagen (107) insbesondere auf dem Tunnelboden (108) aufliegt.

34. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwagen (107) verfahrbar, insbesondere in Tunnellängsrichtung verfahrbar, ist.

35. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (2) Abstandstaster (109) für die richtige Beabstandung und Positionierung gegenüber der Innenfläche (104) aufweist, die insbesondere an ihrem vorderen, die Innenfläche (102) kontaktierenden, Ende eine Markierungsvorrichtung (110) umfassen.