DE3413796A1

DE3413796A1 - Verfahren zum vermessen von hohlraeumen wie rohren, tanks u. dgl. sowie hohlraumvermessungsgeraet zur durchfuehrung eines derartigen verfahrens

Info

Publication number: DE3413796A1
Application number: DE19843413796
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Prof. 2361 Bebensee Wacker; Udo Ing.(grad.) 2000 Wedel Wassmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-04-12
Filing date: 1984-04-12
Publication date: 1985-10-17
Also published as: DE3413796C2

Description

Verfahren zum Vermessen von Hohlräumen wie Rohren, Tanks
u. dgl. sowie Hohlraumvermessungsgerät zur Durchführung seines der-artigen Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen von Hohlräumen wie Rohren, Tanks u. dgl. sowie ein Hohlraumvermessungsgerät zur Durchführung eines derartigen Verfahre-ns .
Es ist erwünscht, Hohlräume wie Rohre, Tanks u. dgl. exakt zu vermessen. So ist es beispielsweise wünschenswert, auch geringfügige Deformationen von Kunststoffrohren aufgrund mechanischer und/oder thermischer Belastung feststellen zu können, um eine Aussage über deren Dauerhaftigkeit zu ermöglichen. Weiter ist es wünschenswert, das Volumen von im wesentlichen zylindrischen Tanks exakt zu bestimmen, was wegen der Schwankung des Durchmessers über die Länge problematisch ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das exakte Vermessen derartiger Hohlräume zu ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch durch Einbringen des Meßgerätes in den Hohlraum, Definieren einer den Hohlraum durchdringenden Hauptachse, Ausrichten des Meßgerätes auf die Hauptachse, und Messen der Polarkoordinaten des Hohlraumes in bezug auf die Hauptachse.
Die Hauptachse kann etwa durch Aufspannen eines Seiles definiRrt werden, vorzugsweise wird das Definieren der Hauptachse jedoch mittels Ausrichten auf einen Laserstrahl dtir'.igeführt .
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Messen der Polarkoordinaten des Hohlraums in bezug auf die Hauptachse mittels mechanischen Abtastens durchgeführt. Dabei kann vorgesehen sein, daß die gemessenen Polarkoordinaten zugleich graphisch aufgezeichnet werden. Bei einer alternativen Ausführungsform wird das Messen der Polarkoordinaten des Hohlraums in bezug auf die Hauptachse mittels licht- oder schalltechnischer Mittel durchgeführt. Dabei kann vorgesehen sein, daß die als Digitaldaten gewonnenen Polarkoordinaten durch geeignete Mittel, etwa einem Magnetband, aufgezeichnet werden.
Dies ist natürlich auch bei Messen der Polarkoordinaten mittels mechanischen Abtastens sinnvoll.
Das erfindungsgemäße Hohlraumvermessungsgerät ist gekennzeichnet durch einen Rot.ationswinkelgeber, drei sich von dem Rotationswinkelgeber radial nach außen erstreckende, mit Verstelleinrichtungen und Justiereinrichtungen versehene Stativbeine, eine den Rotationswinkelgeber zentral durchsetzende Hohlachse und einen um die Hohl achse drehbar gelagerten Längenmeßwertgeber.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Längenmeßwertgeber als mit Wellen versehener, von Druckfedern beaufschlagter, mit einem Tastfühler versehener Schlitten ausgestaltet ist. Der Tastfühler ist dabei zur besseren Führung auf der Innenfläche des zu vermessenden Hohlraumes als Rolle ausgestaltet.
Zur Kompensation des Gewichtes des Schlittens kann ein auf der Welle verschiebar montiertes Gegengewicht vorgesehen sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist gekennzeichnet durch eine auf den Rotatioriswinkelgeber aufgesetzte Schreibscheibe und eine auf die Schreibscheibe wirkende, auf die Wellen autgesetzte und der radialen Auslenkung des Schlittens folgende Schreibeinrichtung.
Der Rotationswinkelgeber ist vorzugsweise mit einem optoelektronischen Winkelimpulszähler und der Längenmeßwertgeber mit einem opto-elektronischen Wegimpulszähler ausgesattet.
Zur Erleichterung der Justierung des Gerätes kann die Justiereinrichtung eines der Stativbeine derart ausgestaltet sein, daß eine Justierung in Richtung der Hauptachse möglich ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel des erfi.ndungsgemäßen Hohlraumvermessungsgerätes anhand einer Zeichnung erläutert ist.
Dabei zeigt: Fig. 1 das Hohlraumvermessungsgerät in perspektivischer Darstellung; Fig. 2 eine Ansicht des Gerätes in Richtung der Achse des zu vermessenden Hohlraumes; Fig. 3 eine Seitenansicht des Gerätes, und Fig. 4 eine Draufsicht auf das Gerät.
Im Zentrum des Gerätes befindet sich ein Rotationswinkelgeber 10. Von diesem stehen drei mit Verstelleinrichtungen 12 bzw. Justiereinrichtungen 14 versehene Stativbeine 16 ab. Eine Hohlachse 18 durchsetzt den Rotationswinkelgeber 10 zentral.
Um die Hohlachse 18 ist ein Längenmeßwertgeber 20 drehbar gelagert. Bei dem dargestellen Ausführungsbeispiel ist der Längenmeßwertgeber als Schlitten 28 ausgestaltet, der Wellen 22 aufweist, die in Bohrungen in Flanschen 35, 36 geführt werden. Die Flansche 35, 36 sind auf einer drehbar gelagerten Stützplatte 38 befestigt. Zwischen dem Flansch 36 und dem Schlitten 28 sind auf die Wellen 22 Druckfedern 24 aufgesetzt. Diese Druckfedern bewirken, daß der mit einem Tastfühler 26 - vorzugsweise einer Rolle - auf der der Hohlachse 18 abgewandten Seite versehene Schlitten jeweils an die Wand des zu vermessenden Hohlraumes gedrückt wird.
Das erfindungsgemäße Hohlraummeßgerät wird in den zu vermessenden Hohlraum eingebracht. Zur Definierung der Hauptachse des zu vermessenden Hohlraumes wird eine Laserkanone aufgestellt und ein Laserstrahl in Richtung der Hauptachse des zu vermessenden Raumes ausgerichtet, in dem entfernt von der Laserkanone eine Zielscheibe aufgestellt wird. Das Hohlraumvermessungsgerät wird zwischen Laserkanone und Zielscheibe derart aufgestellt, daß die drei Stativbeine die Außenwand des zu vermessenden Hohlraumes berühren. Sodann wird mittels der Verstelleinrichtungen 12 und der Justiereinrichtungen 14 das Hohlraumvermessungsgerät derart eingerichtet, daß der Laserstrahl in die Hohlachse 18 eindringt. Sodann wird eine Verstellung des Hohlraumvermessungsgerätes quer zur Längsachse durchgeführt, bis der Laserstrahl frei durch die Hohlachse 28 durchtritt und auf die Zielscheibe auftrifft. Das Ausrichten der Hohlachse 18 auf den Laserstrahl wird weiter durch die Justiereinrichtung 39 an einem der an Stativbeine 16 erleichtert. Diese Justiereinrichtung 39 ermöglicht eine Verschiebung des Stativbeins in axialer Richtung und damit ein leichtes Kippen des Gerätes, was erforderlich ist, wenn die Hohlachse 18 nicht exakt mit dem Laserstrahl ausgerichtet ist. Nach Beendiqung dieser Justierarbeiten ist gewährleistet, daß das Zentrum des Hohlraumvermessungsgerätes in der definierten Hauptachse des zu vermessenden Hohlraumes liegt und daß die Achse des Vermessungsgerätes mit der Hauptachse des Raumes übereinstimmt.
Nun kann die eigentliche Vermessung des Raumes vorgenommen werden. Zu diesem Zweck wird die an der Anzeigevorrichtung 40 dargestellte Ziffer, die den Abstand des Tastfühlers 26 von der Hohlachse 18 angibt, für einen bestimmten Winkel festgestellt. Sodann werden unter Drehung des Längenmeßwertgebers 18 um die Hauptachse die Polarkoordinaten des zu vermessenden Hohlraumes bestimmt, indem der Abstand zwischen der mit der Hauptachse des zu vermessenden Raumes übereinstimmenden Hohlachse 18 und dem Tastfühler 26 über dem Winkel des Rotationswinkelgebers 10 gegenüber der Horizontalen erfaßt wird. Dabei wird die Horizontale durch eine Präzisionslibelle 39 auf der Stützplatte 38 nachgewiesen.
Um die Drehung des Längenmeßwertgebers um die Hohlachse 18 zu erleichtern, ist ein Gegengewicht 30 auf der Stützplatte 38 dem Längenmeßwertgeber 20 gegenüberliegend aufgebracht, durch das das Gewicht des Längenmeßwertgebers kompensiert wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rotationswinkelgeber 10 weiter mit einer Schreibscheibe 32 versehen, auf die eine mit einem einzusetzenden Stift versehene Schreibeinrichtung 34 wirkt. Diese Schreibeinrichtung 34 ist fest mit den Wellen 22 verbunden und wird bei einer Auslenkung des Schlittens 28 um eine entsprechende Strecke gegenüber der Hohlachse 18 bewegt. Auf der Schreibscheibe wird also in radialer Richtung im Maßstab 1:1 eine Darstellung der Form des zu vermessenden Hohlraumes gegeben.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß neben oder statt der graphischen Aufzeichnung durch das Meßgerät selbst eine elektronische Speichereinrichtung zur Aufnahme der Polarkoordinaten des zu vermessenden Raumes vorgesehen ist.
Obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein mechanischer Längenmeßwertgeber vorgesehen ist, ist es natürlich auch möglich, den Längenmeßwertgeber mit einem licht- oder schallaussendenden Mittel und einem licht- oder schallauffangenden Mittel zu versehen, wobei aus den Laufzeiten die Entfernung zwischen Hauptachse und Wand des zu vermessenden Hohlraumes ermittelt wird.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
- L e e r s e i t e -

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zum Vermessen von Hohlräumen wie Rohren, Tanks u. dgl., g e k e n n z e i c h n e t durch - Einbringen des Meßgerätes in den Hohlraum, - Definieren einer den Hohlraum durchdringenden Hauptachse, - Ausrichten des Meßgerätes auf die Hauptachse, und - Messen der Polarkoordinaten des Hohlraumes in bezug auf die Hauptachse.
2. Verfahren nach Anspruch 1, y e k e n n z e i c h n e t durch Definieren der Hauptachse mittels Ausrichten auf einen Laserstrahl.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h -n e t durch Messen der Polarkoordinaten des Hohlraumes in bezug auf die Hauptachse mittels mechanischen Abtastens.
4. Verfahren nach Anspruch 3, g e k e n n z e i c h n e t durch graphisches Aufzeichnen der gemessenen Polarkoordinaten.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h -n e t durch Messen der Polarkoordinaten des Hohlraumes in bezug auf die Hauptachse mittels licht- oder schalltechnischer Mittel.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch Speichern der als Digitaldaten gewonnenen Polarkoordinaten.
7. Hohlraumvermessungsgerät zur Durchführung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, q e k e n n z e i c h n e t durch - einen Rotationswinkelyeber (10), - drei sich von dem Rotationswinkelgeber (10) radial nach außen erstreckende, mit Verstelleinrichtungen (12) und Justiereinrichtungen (14) versehene Stativbeine (16), - ine den Rotationswinkelgeber (10) zentral durchsetzende Hoh]achse (18), und - einen um die Hohlachse (18) drehbar gelagerten Lc;;r,-genmeßwertgeber (20).
8. Hohlraumvermessungsgerät nach Anspruch 7, dadurch 9 e -k e n n z e i c h n e t , daß der Längenmeßwertgeber (20) als mit Wellen (22) versehener, von Druckfedern (24) beaufschlagter, mit einem Tastfühler (26) versehener Schlitten (28) ausgestaltet ist.
9. Hohlraumvermessungsgerät nach Anspruch 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Tastfühler (26) al solle ausgestaltet ist.
1C. Hohlraumvermessungsqernt nc Anspruch 8 oder 9, g e -k e n n z e i c h n e t durch ein verschiebbar montiertes Gegengewicht (30).
11. Hohlraumvermessungsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, g e k e n n z e i c h n e t durch eine auf den Rotationswinkelgeber (10) aufgesetzte Schreibscheibe (32) und eine auf die Schreibscheibe (32) wirkende, auf die Wellen (22) aufgesetzte und der radialen Auslenkung des Schlittens (28) folgende Schreibeinrichtung (34).
12. Hohlraumvermessungsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Rotationswinkelgeber (10) mit einem opto-elektronischen Winkelimpulszähler ausqestattet ist.
13 ohlraumvermessungsgerat nach einem oder mehren der Ansprüche bis 12, dadurch 9 e k e n n z e i c h n e t daß der L.ngenmeßwertgeber (20) mit einem opto-elektro-@sichen l.egimpulszähler ausgestattet ist.
14. 1ohlraumvermessungsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 2, dadurch 9 e k e n n z e i c h n e t dais die Justiereinrichtung (36) eines der Stativbeine (16) eine Justierung in Richtung der Hauptachse ermöglicht.