DE3324489C2 - Elektronisches Tachymeter - Google Patents

Abstract

Bei einem elektrischen Tachymeter für die Koordinatenbestimmung von Festpunkten mit einem elektrischen Theodoliten und Entfernungsmesser sowie Unendlichfeintrieben zur Bewegung des Theodoliten in einem Horizontalkreis und einem Vertikalkreis ist der Theodolit zur mechanischen Steuerung seiner Bewegungen mit Schrittmotoren versehen, die mit dem Horizontalfeintrieb und dem Vertikalfeintrieb gekoppelt sind und deren Drehbewegung durch von einem Mikroprozessor gelieferte Impulse gesteuert wird. Diese Vorrichtung läßt sich mit Nutzen dort einsetzen, wo Beobachtungen über einen längeren Zeitraum erforderlich sind, um das Auftreten von Bodenbewegungen zu kontrollieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Tachymeter für die Koordinatenbestimmung von Festpunkten mit einem elektronischen Theodoliten und einem Entfernungsmesser sowie Unendlichfeintrieben zur Bewegung des Theodoliten in einem Horizontal- und einem Vertikalkreis.

US-PS 36 33 010 und FR-PS 74 21 571 offenbaren damit vergleichbare Einrichtungen, wobei es jedoch in beiden Fällen darauf ankommt, daß ein Theodolit einem zu beobachtenden Objekt automatisch folgt Es wird somit vorausgesetzt, daß der Theodolit mehr oder weniger ununterbrochen auf das Objekt gerichtet ist. Die Möglichkeit, das Objekt oder eine diesem zugeordnete Markierung zunächst zu suchen, ist bei beiden bekannten Einrichtungen weder vorgesehen noch möglich.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Tachymeter der einleitend beschriebenen Art so auszugestalten, daß die Suche nach einem Festpunkt, dessen Koordinaten zu bestimmen sind, vereinfacht und verbessert wird, wenn der Festpunkt bzw. dessen Lage kontinuierlich erfaßt wird, sondern von Fall zu Fall oder in festen Zeitabständen vom Tachymeter erfaßt werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß der Theodolit zur mechanischen Steuerung seiner Bewegungen Schrittmotore aufweist, die mit dem Horizontal- und dem Vertikalfeintrieb gekoppelt sind und deren Drehbewegung durch von einem Mikroprozessor gelieferte Impulse steuerbar ist, und die Bewegung der Schrittmotore während eines Suchvorganges nacheinander auf zwei voneinander unterschiedlichen Bahnen erfolgt, von denen eine erste, schneckenförmige Bahn für die Grobsuche und eine zweite kreuzförmige Bahn für die Feinsuche vorgesehen sind.

Ein so ausgebildetes Tachymeter kann die Koordinaten mehrerer Punkte in zeitlichen Abständen überwachen, wobei die Soll-Koordinaten dieser Punkte dem Gerät eingegeben sind, welches dazu dient, eine Änderung der Lage des jeweiligen Punktes selbsttätig festzustellen, um sich dann auf diese neue Lage des Punktes einzustellen und dessen Koordinaten zu bestimmen.

Ein solches Tachymeter läßt sich vorteilhaft dort einsetzen, wo Beobachtungen des Verhaltens z. B. einer Böschung über einen längeren Zeitraum erforderlich sind

s Bei großflächigen Böschungen bietet es sich an, für die Überwachung von einem standsicheren Beobachtungspunkt aus Abstandsänderungen über eine große Entfernung hinweg zu kontrollieren. Solche Abstandsänderungen kann man mit elektronischen Entfernungsmessern über Entfernungen von einigen Kilometern mit hoher Genauigkeit nachweisea Da die Beobachtungen, insbesondere an Böschungen, wiederholt auszuführen sind, erleichtert ein automatisch gesteuertes Gerät deren Durchführung. Dabei können die Zeitfolgen der Messungsdurchgänge beliebig kurz gewählt werden, so daß bei einer entsprechend schnellen Aufeinanderfolge der einzelnen Meßvorgänge eine genaue Voraussage von Gefahrensituationen möglich ist An das Meßsystem kann ein automatisches Warnsystem angeschlossen werden.

Die Bewegung der Schrittmotore kann mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgen. Dies gibt die Möglichkeit, die zur Anpeilung von Meßpunkten erforderlichen Bewegungen des Systems zeitsparend durchzuführen. Hierbei steuert der jeweils im Einsatz befindliche Schrittmotor das System mit höhe^rer Geschwindigkeit, solange der von dem Entfernungsmesser in Richtung des Meßpunktes ausgesandte Zielstrahl noch weit vom Ziel entfernt ist Die Geschwindigkeit verringen sich, wenn sich der Zielstrahl dem Ziel nähert

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Meßsystems in Form eines Blockschaltbildes,

F i g. 2 einen ersten Teil der Bahnsteuerung im Schema und

F i g. 3 einen zweiten Teil der Bahnsteuerung im Schema.
Das erfindungsgemäße Meßsystem besteht aus einem Theodoliten 1, welcher in einem Instrumentenkopf 2 beweglich gelagert ist. Mit dem Theodoliten 1 fest verbunden ist ein elektronischer Entfernungsmesser 3. An dem Instrumentenkopf 2 greifen ein bzw. zwei Schrittmotore 4 an, welche über Unendlichfeintriebe (nicht gezeigt) mit dem Instrumentenkopf 2 verbunden sind. Daneben weist das System einen Prozeßrechner 5, einen Mikroprozessor 6 und außerdem noch ein Zwischenrelais 7 auf, welches zwischen dem Theodoliten 1 bzw. dem Instrumentenkopf 2 und dem Eingang 8 des Rechners 5 geschaltet isi. Der Rechner 5 weist einen weiteren Eingang 9 auf, welcher über eine Leitung 10 mit dem Mikroprozessor 6 verbunden ist, so daß Signale in Richtung der Pfeile 11 zwischen dem Rechner 5 und dem Mikroprozessor 6 übertragen werden können. Daneben besteht eine Verbindung 12, die vom Mikroprozessor 6 zu den Schrittmotoren 4 hinführt Über eine Tastatur 13 kann von außen in das Programm des Mikroprozessors 6 eingegriffen werden.

Ein Eingangsteil 14 gibt die Zeitdaten des Rechners 5 vor. Ein weiterer Eingangsteil 15 vermittelt dem Rechner 5 die äußeren Einflüsse, beispielsweise des Wetters. Der Rechner übernimmt im wesentlichen drei Aufgaben:

— die Steuerung des Meßsystems,

— eine Datenverwaltung und Datenverarbeitung.

— die Kontrolle des Meßablaufs.

Der Rechner 5 ist als Prozeßrechner ausgebildet. Dieser Begriff beinhaltet, daß es sich dabei um einen frei-

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programmierbaren Digitalrechner handelt, der unmit- Punktes 21 ergibt Darauf folgt eine Bewegung in Richtelbar an einen Prozeß (hier Meßprozeß) angekoppelt tung der Linie c zu einem Punkt 22, der schließlich über ist und die Prozeßdaten in Echtzeit (real-time) verarbei- die Bahn d zum Zentrum der Reflexion, d. h. zur Refleten kann. Ein wichtiges Merkmal des Prozeßrechners 5 xion mit der größten Intensität entsprechend dem Punkt ist die Möglichkeit der Vorrangsunterbrechung, wo- 5 23 hinführt Der Punkt 23 ist sodann das angesteuerte durch der Programmablauf — beispielsweise aufgrund ZieL

zurückliegender Datenauswertungen — in eine be- Für die Messung des Böschungsverfahrens von tiefen

stimmte Richtung beeinflußt werden kann. Die mecha- Tagebauen wurde beispielsweise eine stundsichere Benische Steuerung des Theodoliten 1 erfolgt über die obachtungsstelle eingerichtet innerhalb derer das Meß-Schrittmotcre 4, die mit dem Horizontal- und dem Ver- io system entsprechend der F i g. 1 installiert wurde. Auf tikalfeintrieb des Theodoliten gekoppelt sind. Die Ach- der gegenüberliegenden, mit Hilfe des Meßsystems zu sen der Schrittmotore 4 drehen sich jeweils um einen untersuchenden Böschung des Tagebaues wurden etwa kleinen Winkel (einen Schritt) konstanter Größe, wenn 100—200 Zielpunkte eingerichtet welche mit Prismen ihnen von dem Mikroprozessor 6 über die Leitung 12 bestückt sind, die in einem fest vorgegebenen Zeitabein Steuerungsimpuls geliefert wird. Das Vorzeichen 15 stand beobachtet werden. Zum Zwecke dieser Beobachdes Impulses entscheidet über die Drehrichtung. Die tung wird von dem Entfernungsmesser 3 eine Infrarot-Anzahl der Schritte wird von dem Rechner 5 über den welle über die freie öffnung des Tagebaues, d. h. über Ausgang 9 und die Leitung 10 dem Mikroprozessor 6 eine Entfernung von mehreren Kilometern hinweg vorgegeben. nacheinander auf die Beobachtungspunkte gelenkt und

Der Rechner 5 benötigt für die Berechnung der 20 die Entfernung vermessen. Mit Hilfe des Meßsystems Schrittzahl zum Anzielen eines Meßpunktes den Hon- können die Entfernungen mit großer Genauigkeit bezontal- und Vertikalwinkel zwischen der Richtung zu stimmt werden, die beispielsweise bei Distanzen von diesem Punkt und einer Anfangs-(Referenz-)Richtung. 3—4 Kilometern ungefähr +/— 6 mm beträgt. Mit HiI-Diese Winkel werden für jeden automatisch anzuzielen- fe dieser Meßgenauigkeit ist es möglich, Veränderungen den Meßpunkt im Rahmen einer Null-Messung am An- 25 der Böschung rechtzeitig und genau zu ermitteln. Da fang des Meßprogramms von Hand bestimmt und ein- sich die Messung mit dem vorliegenden Meßsystem augegeben. Für jede einzelne Zielung wird die Anzahl der tomatisch und in Zeitabständen wiederholt ist es mög-Schritte zunächst dem Mikroprozessor 6 mitgeteilt Die- Hch, an Stellen der Böschung, welche ein großes Beweser steuert je nach Schrittzahl die Motoren 4 mit unter- gungsverhalten zeigen, den Meßvorgang zu intensivieschiedlichen Geschwindigkeiten. Solange die optische 30 ren und sich abzeichnende Gefahren infolge einer VerAchse des Meßsystems noch weit von dem Ziel entfernt änderung der Böschung rechtzeitig zu erkennen. Ein in ist, steuert der Mikroprozessor 6 die Motoren 4 mit den Rechner 5 eingebautes Alarmsystem sorgt sodann höherer Geschwindigkeit dafür, daß an gefährdeten Böschungen schnelle Abhilfe

Diese Geschwindigkeit verringert sich abschnittswei- geschaffen werden kann.

se, je mehr die optische Achse des Systems dem Ziel 35

näher kommt Die Maximumpeilung wird schließlich Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

von dem vom Infrarot-Entfernungsmesser ausgesand-

ten Zielstrahl durchgeführt

Ist die von dem Rechner vorgegebene Anzahl von
Schritten ausgeführt wird über den Eingang 8 und das 40
Relais 7 der an dem Theodoliten 1 eingestellte Winkel
abgefragt und ggf. über den Ausgang, die Leitung 10,
von dem Mikroprozessor 6 über die Leitung 12 an dem
Schrittmotor 4 eine Korrektur veranlaßt. Daraufhin
startet der Rechner 5 einen schneckenförmigen Grob- 45
suchvorgang wie er beispielsweise in der F i g. 2 schematisch dargestellt ist Hierbei wird der Instrumentenkopf 2 so bewegt, daß die von dem Entfernungsmesser 3
ausgesandte Infrarotwelle eine Bewegung ausführt welche dem Schneckenmuster 16 der F i g. 2 entspricht. Von 50
einem Zentrum 17 ausgehend, bewegt sich die Welle in
immer größeren Spiralen entlang der Bahn des Musters
16. Erfährt die Welle im Verlauf dieser Bewegung eine
Reflexion, so schaltet der Mikroprozessor die Bewegungen der Schrittmotore 4 auf eine Bahn 18 um, welche 55
dem in der F i g. 3 dargestellten Muster entspricht. Die
Infrarotwelle kommt beispielsweise auf einer Linie entsprechend dem Buchstabe a an, welche irgendeinem der
Linienzüge des Musters 16 entspricht. Bei dieser Bewegung erfährt die Infrarotwelle eine Reflexion mit unter- 6ü
schiedlicher Intensität. Dies wird durch die Dicke der
Punkte 19 ausgedrückt. Der Mikroprozessor 6 steuert
nun den Schrittmotor 4 derart, daß er auf der Linie a zu
dem Punkt 20 zurückfährt, welcher der Punkt der stärksten Reflexion in der Reihe der Punkte 19 ist. Von hier 65
ausgehend steuert der Mikroprozessor 6 den Schrittmotor 4 sodann in Richtung der Linie b, worauf sich wiederum eine Intensivierung der Reflexion im Bereich des

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Tachymeter für die Koordinatenbestimmung von Festpunkten mit einem elektronischen Theodoliten und einem Entfernungsmesser sowie Unendlichfeintrieben zur Bewegung des Theodoliten in einem Horizontal- und einem Vertikalkreis, dadurch gekennzeichnet, daß der Theodolit (1) zur mechanischen Steuerung seiner Bewegungen Schrittmotore (4) aufweist, die mit dem Horizontal- und dem Vertikalfeintrieb gekoppelt sind und deren Drehbewegung durch von einem Mikroprozessor (6) gelieferte Impulse steuerbar ist und die Bewegung der Schrittmotore (4) während eines Suchvorganges nacheinander auf zwei voneinander unterschiedlichen Bahnen (16,19) erfolgt, von denen viine erste schneckenförmige ßahn (16) für die Grobsuche und eine zweite kreuzförmige Bahn (19) für die Feinsuche vorgesehen sind.

2. Tachymeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Schrittmotore (4) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgt.