DE4141034C2 - Verfahren und Vermessungskreiselkompaß zur Messung der Nordablage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Nord­ ablage mit einem Vermessungskreiselkompaß, der ein an einem Trageband frei schwingend aufgehängtes Kreiselpendel enthält, bei welchem die Drehschwingungen des frei schwin­ genden Kreiselpendels mittels einer opto-elektronischen Meßvorrichtung abgegriffen werden und anhand der abgegrif­ fenen Werte mittels eines Auswerte-Algorithmus in einem zentralen Steuer- und Auswerteprozessor die Nordablage der Gerätenullmarke bestimmt und ein der Nordablage entspre­ chendes Signal erzeugt wird. Weiterhin betrifft die Erfin­ dung einen Vermessungskreiselkompaß zur Durchführung des Verfahrens mit einem drehbaren Gerätegehäuse, in welchem ein an einem Trageband frei schwingend aufgehängtes Krei­ selpendel angeordnet ist, einem opto-elektronischen Winkel­ abgriff für die Drehschwingungen des Kreiselpendels, einem zentralen Steuer- und Auswerteprozessor, einer lösbaren Arretierung für das Kreiselpendel und einer lösbaren Klemmvorrichtung für die Festlegung des drehbaren Gehäuses in bestimmten Positionen.

Zur autonomen Nordbestimmung werden im Vermessungswesen vorwiegend Vermessungskreisel verwendet, die ein an einem Trageband lotrecht aufgehängtes Kreiselpendel enthalten. Die Richtungsabnahme der Kreisellage erfolgt bei allen Geräten optisch bzw. opto-elektronisch mittels Autokollimation über an geeigneter Stelle am Kreiselpendel befestigte Spiegel oder Prismen.

Aus der Wechselwirkung zwischen dem Drehimpuls des Kreisels, dem Schweremoment des Pendels und der Horizontalkomponente der Erddrehung resultiert ein nordgerichtetes Kreiselmoment. Bei einem ungefesselten Kreiselpendel führt dieses Kreiselmoment zu einer schwach gedämpften Drehschwingung um die Nordlage. Die Periodenzeit dieser Drehschwingung wird von den Konstruktionsparametern des Kreiselpendels (Drehimpuls, Schweremoment, Torsionsgröße des Tragebandes) und der geographischen Breite des Meßortes bestimmt. Für Schwingungsamplituden im Bereich von weniger als 5 Winkelgraden ergeben sich Periodenzeiten, die in den mittleren geographischen Breiten im Bereich zwischen 150 und 500 Sekunden liegen.

Bei einem nach dem Stande der Technik bekannten Verfahren und Vermessungskreiselkompaß der eingangs genannten Art mit frei schwingendem Kreiselpendel (vgl. vorveröffentlichter Prospekt "Gi-B 11 GYRO THEODOLITE" der ungarischen Firma MOM, Budapest) benötigt man für die Bestimmung der Nordablage mehrere Schwingungsperioden, so daß sich der Meßvorgang sehr langwierig gestaltet. So dauert eine einzige Messung mit diesem Vermessungskreiselkompaß etwa 45 Minuten.

Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, diesen Meßvorgang abzukürzen. So ist es beispielsweise aus einem auf der DGON-Tagung im September 1978 in Bochum gehaltenen Vortrag von W.W. Stripling und I.S. Hargleroad vom US Army Missile Research and Development Comand, Redstone Arsenal, Alabama, USA, bekannt, die Kreiselpendelschwingung geschwindigkeitsproportional zu dämpfen. Dabei wird zur Dämpfung der Kreiselschwingung bis zur stehenden Nordanzeige die Abgriffsoptik über einen Nachführ- Regelkreis dem Kreiselpendel synchron nachgeführt und dem Kreiselpendel zugleich ein dämpfendes Bremsmoment aufgeprägt, welches zur Nachführgeschwindigkeit propor­ tional ist. Die Abgriffsoptik und der Torquer sind in diesem Falle in einem Zwischenrahmen angeordnet, der relativ zum Gerätegehäuse verdrehbar ist. Der Drehwinkel des Zwischenrahmens in bezug auf das Gerätegehäuse wird über Encoder ausgelesen. Die Messung ist beendet, wenn keine Nachführung des Zwischenrahmens mehr erfolgt, d. h. wenn die Nachführgeschwindigkeit auf Null abgeklungen ist. Die mit diesem Verfahren realisierten Meßzeiten liegen im Bereich von 10 Minuten und werden stark vom geographischen Breitengrad des Meßortes und den Betrag der anfänglichen Nordablage beeinflußt.

Ein anderer bekannter Vermessungskreiselkompaß (vgl. DE 31 31 111 C2) arbeitet mit einer Fesselung des Kreiselpendels an die Nullmarke des opto-elektronischen Abgriffs. Dieses System, mit welchem die bisher kürzesten Meßzeiten realisiert werden konnten, wird auch als Kompensationsverfahren bezeichnet. Bei diesem System wird der Kreisel über ein Torquermoment an die Nullmarke des opto-elektronischen Abgriffes gefesselt. Im eingeschwungenen Zustand des Fesselkreises ist in diesem Falle der durch die Torquer-Spulen fließende Strom proportional zum Nordungsmoment des Kreiselpendels. Bei diesem bekannten Meßverfahren wird die Meßzeit im wesentlichen von der Verstärkung und Dämpfung des elektrischen Fesselkreises bestimmt. Die Verstärkung des Fesselkreises kann jedoch nicht beliebig hoch angesetzt werden, weil dies zu einer Instabilität des Gesamtsystems führen würde. Wesentliche Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß zur Erzielung kurzer Nordungszeiten der Fesselkreis stark gedämpft werden muß und damit breitengradabhängige Nordungsfehler mit zufälligem Vorzeichen auftreten. Des weiteren benötigen die elek­ tromagnetischen Torquer als Gegenstück einen gehäusefest angeordneten Permanentmagneten, der im Gerät zu magnetischen Deviationsmomenten führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Verfahren und den Vermes­ sungskreiselkompaß der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die erforderlichen Meßzeiten erheblich verkürzt werden, ohne daß die Schwingungen des Kreiselpendels gedämpft werden müssen oder das Kreiselpendel selbst gefesselt werden müßte.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Vermessungskreiselkompaß der eingangs genannten Art vor, daß die opto-elektronische Meßvorrichtung über einen kleinen Bruchteil einer Schwingungsperiode den jeweiligen Ablagewinkel in bezug auf die Gerätenullage sowie die zu diesem Ablagewinkel gehörige Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung des frei schwingenden Kreiselpendels ermittelt und daß der zentrale Steuer- und Auswerteprozessor die Nordablage der Gerätenullmarke über die normierte Bewegungsgleichung des Pendelkreisels berechnet.

Das Verfahren gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß es mit erheblich geringen Meßzeiten auskommt. Die nur über einen kleinen Bruchteil einer Schwingungsperiode erfolgende Messung des jeweiligen Ablagewinkels, der zugehörigen Winkelgeschwindigkeit und der Winkelbeschleunigung benötigt beispielsweise insgesamt nur 5 Sekunden. Aus dem Ablagewinkel zur Zeit des kurzen Meßvorganges, der Winkelgeschwindigkeit und der Winkelbeschleunigung kann der zentrale Prozessor in kürzester Zeit anhand der normierten Bewegungsgleichung die Nordablage der Gerätenullmarke berechnen. Der sich aus der Bewegungsgleichung des Kreiselpendels ergebende Rechenalgorithmus wird weiter unten näher erläutert. Die Erfindung macht sich die überraschende Erkenntnis zu Nutze, daß man aus der jeweils aktuellen Winkelablage und den beiden zugehörigen Bewegungsgrößen Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung anhand eines geeigneten Algorithmus die Nordablage ermitteln kann, ohne eine oder mehrere Schwingungsperioden abzuwarten. Dabei arbeitet das Verfahren gemäß der Erfindung mit einem weitestgehend ungedämpft schwingenden Kreiselpendel, so daß auf eine die Meßergebnisse beeinträchtigende Dämpfung oder Fesselung des Kreiselpendels verzichtet werden kann.

Die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung er­ forderliche Weiterbildung des Vermessungskreiselkompasses der eingangs genannten Art besteht darin, daß der opto­ elektronische Winkelabgriff einen hoch auflösenden CCD-Zeilensensor aufweist. Ein solcher CCD-Zeilensensor kann ohne weiteres mit der erforderlichen Winkelauflösung von weniger als 0,1 Winkelsekunden bei einem Meßbereich von ± 4 gon hergestellt werden. Um ausreichend viele Messungen pro Zeiteinheit durchführen zu können, werden die einzelnen Elemente des CCD-Zeilensensors vorzugsweise von dem Rechner 50mal in der Sekunde abgefragt, um aus den jeweils beleuchteten Elementen den jeweiligen Schwerpunkt des Lichtbalkens ermitteln zu können. Die Verwendung des CCD-Zeilensensors als Photodetektor hat darüber hinaus den Vor­ teil, daß bereits durch die geometrische Aufteilung der Einzelelemente eine hohe Stabilität für Nullpunkt und Ska­ lierung vorgegeben ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Vermessungskreiselkompasses gemäß der Erfindung sieht vor, daß dem Gerätegehäuse ein motorischer Drehantrieb zugeordnet ist, mit welchem das Gerätegehäuse jeweils nach Durchführung einer Messung um den ermittelten Winkel der Nordablage nachgeführt wird. Dabei ist es möglich, anhand eines Vergleiches der Meßgrößen von zwei aufeinanderfolgenden Messungen darauf zu schließen, in wel­ chem Quadranten der Windrose die anfängliche Nordablage gelegen hat. Hierdurch ist es möglich, vollautomatisch Messungen aus beliebigen anfänglichen Nordablagen (± 180°) heraus durchzuführen. Zusätzlich wird das Gerätegehäuse nach Abschluß der Messung immer genau nach Norden ausgerichtet, so daß das Gerätegehäuse als Träger für einen Theodoliten oder einen Leitstrahllaser verwendet werden kann, der sich automatisch einnordet.

Die lösbare Klemmvorrichtung für die Festlegung des Gerätegehäuses ist zweckmäßig motorisch angetrieben und von dem zentralen Steuer- und Auswerteprozessor ansteuerbar. Diese motorisch antreibbare Klemmvorrichtung fixiert das drehbare Gerätegehäuse nach Abschluß der Messung sicher in der jeweils richtigen Winkellage.

Vorteilhaft ist dem Kreiselpendel eine motorisch angetriebene und vom zentralen Prozessor ansteuerbare Arretierung zugeordnet. Diese Arretierung kann vom zentralen Prozessor so gesteuert werden, daß das Kreiselpendel nur für die kurze Zeit der Messung freigegeben wird. Hierdurch ergibt sich automatisch eine weitestgehende Schonung des an und für sich empfindlichen Kreiselpendels.

Zweckmäßig steht der motorische Antrieb für die Arretierung zugleich mit elektrischen Kontakten in Antriebsverbindung, die die elektrische Hauptstromversorgung des Kreiselpendels einschalten, wenn dieser arretiert ist, und abschalten, wenn die Arretierung gelöst wird. Diese Kombination des motorischen Antriebes für die Arretierung einerseits und die Einschaltung der Hauptstromversorgung andererseits stellt sicher, daß die Hauptstromversorgung, die für das Hochlaufen des Kreisels notwendig ist, nur dann eingeschaltet werden kann, wenn das Kreiselpendel arretiert ist. Wird die Arretierung demgegenüber freigegeben, wird die Hauptstromversorgung, die die freie Schwingung des Kreiselpendels und damit den Meßvorgang beeinträchtigen würde, automatisch abgeschaltet.

Während des Meßvorganges erfolgt die Stromversorgung demge­ genüber zweckmäßig über gebogene elastische Metallbändchen, die nur minimale Momente auf das Kreiselpendel ausüben und dementsprechend den Schwingungsvorgang nicht beeinträchtigen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Ver­ messungskreiselkompaß gemäß der Er­ findung in einer ersten Ausführungs­ form;

Fig. 2 einen Vermessungskreiselkompaß gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3 einen Schaltplan für einen Ver­ messungskreiselkompaß gemäß der Erfindung;

Fig. 4 schematisch eine Skizze zum Funk­ tionsprinzip des Kreiselpendels und zur Ableitung der Bewegungs­ gleichungen des Kreiselpendels.

In der Zeichnung ist ein den Vermessungskreisel tragen­ der Stativring mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. In den Stativring 1 ist das Gerätegehäuse 2 eingehängt. Auf dem Stativring 1 ist über drei höhenverstellbare Stützfüße 3 (von diesen Stützfüßen ist in den Fig. 1 und 2 jeweils nur einer dargestellt) ein feststehender Lagerring 4 gelagert, an welchem über Kugellager 5 das Gerätegehäuse 2 um eine vertikale Achse drehbar gela­ gert ist.

Oben im Gerätegehäuse 2 ist ein Drehantriebsmotor 6 gelagert, der zum Antrieb eines Ritzels 7 dient, wel­ ches in einen Zahnkranz 8 am inneren Umfang des fest­ stehenden Lagerringes 4 eingreift. Der Drehmotor 6 ist über einen Encoder 9 präzise ansteuerbar, derart, daß das Gerätegehäuse 2 in eine genau bestimmte Dreh­ stellung relativ zum feststehenden Lager 4 verdreht werden kann.

Weiterhin ist oben im Gerätegehäuse 2 ein Klemmantrieb 10 gelagert, mit welchem ein Klemmkeil 11 zwischen den feststehenden Lagerring 4 und das drehbare Gerätegehäu­ se 2 einschiebbar ist, um dieses in einer bestimmten Drehstellung an dem feststehenden Lagerring 4 zu fixie­ ren. Mittig an der Oberseite des Gerätegehäuses 2 ist ein schmales, dünnes Trageband 12 befestigt, welches mittels einer vertikal verstellbaren Stellschraube 13 an dem Deckel 14 des Gerätegehäuses 2 befestigt ist. Dieser Deckel 14 ist an seiner Oberseite zugleich als Träger für einen Theodoliten oder einen Leitstrahllaser ausgebildet. Das Trageband 12 trägt ein Kreiselpendel, welches in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet ist.

Das Kreiselpendel 15 enthält einen elektrisch antreib­ baren Kreisel 16, der um eine horizontale Achse drehbar in einem Kreiseltopf 17 gelagert ist. Der Kreiseltopf 17 ist oben von einer Kreiselkappe 18 abgedeckt, welche an ihrer Oberseite mit einem mittig angeordneten Spie­ gelmast 19 versehen ist. Dieser Spiegelmast 19 ist innen hohl ausgebildet und nimmt in seinem Hohlraum das Trageband 12 auf. Oben ist der Spiegelmast 19 mit einem Spiegel 20 versehen, der mit einem Autokollimations- Fernrohr 21 korrespondiert. Dieses Autokollimations- Fernrohr 21 ist als opto-elektronische Abtasteinrich­ tung ausgebildet und mit einem CCD-Zeilensensor 22 versehen, welcher es ermöglicht, über einen Meßbereich von etwa ± 4 Winkelgraden die jeweils aktuelle Winkel­ stellung des Kreiselpendels 15 exakt abzugreifen.

Der Kreiseltopf 17 ist an seinem Außenumfang mit einem horizontalen Arretierungsring 23 versehen. Dieser Arre­ tierungsring 23 ist mittels radial verschiebbarer Klemmsegmente 24 am Gerätegehäuse 2 festlegbar. Die Klemmsegmente 24 werden von einem Zustellring 25 betä­ tigt, der um eine vertikale Achse verdrehbar in dem Gerätegehäuse 2 gelagert ist und mit seinen nach innen weisenden Betätigungsflächen auf die Klemmsegmente 24 einwirkt. Zum Zwecke seiner Verdrehung ist der Zustell­ ring 25 an seinem inneren Umfang mit einer Verzahnung 26 versehen, die mit einem Ritzel 27 kämmt, welches über eine Welle 28 von einem ebenfalls oben im Geräte­ gehäuse 2 gelagerten Drehmotor 29 angetrieben wird.

Die Welle 28 ist mit einem zweiten Ritzel 30 versehen, welches eine ebenfalls verdrehbar in dem Gerätegehäuse 2 gelagerte Betätigungsscheibe 31 verdreht. Diese Betä­ tigungsscheibe 31 wirkt mittels zweier Betätigungs­ stößel 32 auf zwei federnde elektrische Kontakte 33 ein, die im herabgedrückten Zustand einen elektrischen Schleifkontakt an der Oberseite der Kreiselkappe 18 herstellen. Dieser elektrische Kontakt dient zur Haupt­ stromversorgung des Kreisels 16 während des Kreisel­ hochlaufes. Diese Hauptstromversorgung erfolgt aller­ dings nur, wenn der Kreiseltopf 17 mittels seines Arre­ tierungsringes 23 am Gerätegehäuse 2 festgelegt ist. Die dargestellten Antriebe für die Klemmsegmente 24 einerseits und die federnden elektrischen Kontakte 33 andererseits über den Drehmotor 29 und die gemeinsame Welle 28 sind so aufeinander abgestimmt, daß eine Stromzufuhr zu dem Kreisel 16 nur möglich ist, wenn der Kreiseltopf 17 am Gerätegehäuse 2 arretiert ist. Ist die Arretierung demgegenüber aufgehoben, erfolgt die Stromversorgung des Kreisels 16 zur Aufrechterhaltung seiner Drehgeschwindigkeit über gebogene elastische Metallbändchen 34, die beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dargestellt sind. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 erfolgt die Stromver­ sorgung des Kreisels 16 nach Lösung der Arretierung demgegenüber über wiederaufladbare Batterien 35, die innerhalb des Kreiseltopfes 17 unterhalb der Kreisel­ kappe 18 angeordnet sind und mit zum schwingenden Krei­ selpendel 15 gehören.

An seiner Unterseite ist der Kreiseltopf 16 mit zwei Anschlagstiften 36 versehen, die mit zwei kreisbogen­ förmigen Schlitzen 37 im Gerätegehäuse 2 zusammenwirken und den Drehwinkel für das frei schwingende Kreiselpen­ del 15 auf einen Winkelbereich von +40 begrenzen.

Außerdem ist das Gerätegehäuse 2 unterhalb des Kreisel­ pendels 15 mit drei Stoßsicherungsschrauben 38 verse­ hen, von denen in den Fig. 1 und 2 jeweils nur eine dargestellt ist und dazu dienen, das empfindliche Tra­ geband 12 gegen während des Meßvorganges auftretende Stöße zu sichern. Hierzu haben die Stoßsicherungs­ schrauben 38 einen engen Abstand von der Unterseite des Kreiseltopfes 17. Die Stoßsicherungsschrauben 38 sind zugleich als elektrische Berührungssensoren ausgebil­ det, welche Berührungen mit dem Kreiseltopf 17 anzei­ gen.

Das Schaltbild gemäß Fig. 3 zeigt als wesentliches Element einen zentralen Steuer- und Auswerteprozessor 39. In diesen zentralen Prozessor 39 werden über einen Signalprozessor 40 die vom CCD-Zeilensensor 22 ermit­ telten Signale des optischen Abgriffes eingelesen. Wei­ terhin ist der zentrale Prozessor 39 mit dem Encoder 9 des Drehmotors 6 für die Verdrehung des Gerätegehäu­ ses 2 angeschlossen. Weiterhin ist der zentrale Prozes­ sor 39 mit Steuerschaltungen 41, 42 und 43 für die Steuerung der Gehäusenachführung, der Arretierung des Kreiselpendels 15 und der Klemmung des Gehäuses 2 versehen. Schließlich ist der zentrale Prozessor 39 mit zwei Bedienkonsolen 44 mit Bedienungsschaltern 45, zwei Displays 46 und einer seriellen Schnittstelle 47 zur Fernbedienung, Datenübertragung und Störungsanalyse verbunden. Zur Überwachung und Störungsanzeige ist der zentrale Prozessor 39 außerdem mit drei Stoßfühlern 48 versehen, die den Stoßsicherungsschrauben 38 zu­ geordnet sind. Außerdem ist der zentrale Prozessor 39 mit einem Temperaturfühler 49, einer Arretierungsanzei­ ge 50 einer Temperaturüberwachung 51 und einer Warnan­ zeige 52 für stark abweichende, nicht plausible Meßwer­ te versehen.

Der Vermessungskreisel gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt:
Zunächst wird der Kreisel 16 des noch arretierten Krei­ selpendel 15 auf die erforderliche Drehzahl gebracht. Danach wird die Arretierung des Kreiselpendels 15 durch Einschalten des Motors 29 gelöst und zugleich die Hauptstromversorgung des Kreisels 16 abgeschaltet. Der zum Halten der Drehzahl erforderliche Strom wird nun­ mehr über die Metallbändchen 34 (Fig. 1) oder die Bat­ terien 35 (Fig. 2) zugeführt. Um den Meßvorgang einzu­ leiten wird die Arretierung des Kreiselpendels 15 gelöst und das Gerätegehäuse 2 der aktuellen Drehlage, des Kreiselpendels 15 mittels des Drehmotors 6 nachge­ führt. Hierzu wird der Drehmotor 6 vom zentralen Steuer- und Auswerteprozessor 39 entsprechend ange­ steuert. Der Drehantrieb 6 bleibt so lange eingeschal­ tet, bis der Lichtzeiger des opto-elektronischen Ab­ griffes die Mittenstellung (Gerätenullmarke) erreicht hat. Das Kreiselpendel 15 bewegt sich nun weiter in der ungedämpften Drehschwingung. Um nunmehr die Ablage der Gerätenullmarke von der tatsächlichen Nordrichtung zu ermitteln, werden in drei aufeinander folgenden kurzen Zeitintervallen DT1, DT2 und DT3 von beispielsweise jeweils 1,5 Sekunden die in diesen Intervallen einge­ nommenen durchschnittlichen Ablagewinkel α1, α2 und α3 des Lichtzeigers von der Gerätenullmarke ermittelt. Von den ermittelten Ablagewinkeln ermittelt der zentra­ le Prozessor 39 dann den durchschnittlichen Ablagewin­ kel α0 nach der Formel

α0 = 0,5·(α + a3) (1)

Danach ermittelt der zentrale Prozessor 39 die durchschnittliche Winkelgeschwindigkeit 0 nach den Formeln

Schließlich ermittelt der Rechner noch die durchschnitt­ liche Winkelbeschleunigung nach der Formel

Die mathematische Gleichung (8) zur Berechnung der exakten Nordablage aus den ermittelten Bewegungsgrößen erhält man aus der Bewegungsgleichung des Pendelkrei­ sels.

Die Momentensumme um die α-Achse (vgl. Fig. 4) liefert:

Die Momentensumme um die β-Achse (vgl. Fig. 4) liefert:

Dabei bedeuten:

Ms: Schweremoment des Kreiselpendels
H: Drehimpuls des Kreisels
Ix, Iz: statische Trägheitsmomente des Kreiselpendels
H²/Ms: dynamisches Trägheitsmoment des Kreisels
Dα, Dβ: Dämpfungskonstanten
Cb: Federkonstante des Tragebandes
We: Erddrehrate
B: geogr. Breite des Meßortes

Die Normierung der Bewegungsgleichungen (6) und (7) und eine Umstellung liefert die Gleichung (8) zur Berech­ nung der Nordablage aus den Bewegungsgrößen:

Dabei bedeuten:

NORD: Nordablage der Gerätenullmarke
Dz: Dämpfungskonstante
DKO: Kreiselrichtgröße am Äquator

Der zentrale Prozessor 39 ermittelt nunmehr anhand die­ ser Gleichung den exakten Ablagewinkel der Gerätenull­ marke von der Nordrichtung. Falls die erste Messung bei noch völlig unbekannter Nordrichtung erfolgt sein soll­ te, ist der so errechnete Wert aufgrund der Sinusfunk­ tion noch mehrdeutig. Um die Messung in Bezug auf den Vollkreis der Windrose eindeutig zu machen, wird das Gerätegehäuse 2 mit Hilfe des Drehmotors 6 und ge­ steuert von dem zentralen Prozessor 39 um den bei der ersten Messung ermittelten Ablagewinkel in die vermute­ te Nordrichtung verdreht und in dieser Stellung eine zweite Messung vorgenommen. Liefert diese zweite Mes­ sung eine Nordablage, die betragsmäßig größer als die bei der ersten Messung ermittelte Nordablage ist, so wurde die erste Messung im zweiten oder dritten Qua­ dranten der Windrose durchgeführt. In diesem Fall wird das Gerätegehäuse um den Winkel

NORD = NORD (2) ± 180° nachgeführt

und befindet sich dann in der richtigen Nordstellung. Bei besonders hohen Genauigkeitsanforderungen wird an­ schließend noch eine dritte Kreiselmessung durchgeführt und anschließend die gemessene restliche Nordablage nachgeführt oder auf den Displays 46 der Bedienkonsole 44 angezeigt. Durch diese dritte Messung werden etwaige Meßungenauigkeiten eliminiert, die beispielsweise durch Teilungsfehler am Nachführgetriebe auftreten können. Trotz der drei aufeinanderfolgenden Messungen nimmt der Meßvorgang insgesamt nicht mehr als eine Minute in An­ spruch.

Claims (8)

1. Verfahren zur Messung der Nordablage mit einem Vermessungskreiselkompaß, der ein an einem Trageband frei schwingend aufgehängtes Kreiselpendel enthält, bei welchem die Drehschwingungen des frei schwingenden Kreiselpendels mittels einer opto-elektronischen Meß­ vorrichtung abgegriffen werden und anhand der abgegrif­ fenen Werte mittels eines Auswerte-Algorithmus in einem zentralen Steuer- und Auswerteprozessor die Nordablage der Gerätenullmarke bestimmt und ein der Nordablage entsprechendes Signal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die opto-elektronische Meßvorrichtung (21, 22) über einen kleinen Bruchteil einer Schwingungsperiode den jeweiligen Ablagewinkel in Bezug auf die Gerätenullage sowie die zu diesem Ablagewinkel gehörige Winkelge­ schwindigkeit und Winkelbeschleunigung des frei schwin­ genden Kreiselpendels (15) ermittelt und daß der zen­ trale Steuer- und Auswerteprozessor (39) die Nordablage der Gerätenullmarke über die normierte Bewegungsglei­ chung des Pendelkreisels (15) berechnet.

2. Vermessungskreiselkompaß zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, mit einem drehbaren Gerätegehäuse, in welchem ein an einem Trageband frei schwingend aufgehängtes Kreiselpendel angeordnet ist, einem opto-elektronischen Winkelabgriff für die Drehschwingungen des Kreiselpendels, einem zentralen Steuer- und Auswerteprozessor, einer lösbaren Arretie­ rung für das Kreiselpendel und einer lösbaren Klemmvor­ richtung für die Festlegung des drehbaren Gehäuses in bestimmten Positionen, dadurch gekennzeichnet, daß der opto-elektronische Winkelabgriff (21, 22) auf der Bild­ ebene einen hoch auflösenden CCD-Zeilensensor (22) aufweist.

3. Vermessungskreiselkompaß nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Gerätegehäuse (2) ein motorischer Drehantrieb (6) zugeordnet ist, mit welchem das Gerätegehäuse (2) jeweils nach Durchführung einer Messung um den ermittelten Winkel der Nordablage nach­ führbar ist.

4. Vermessungskreiselkompaß nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die lösbare Klemmvorrichtung (10, 11) für die Festlegung des Gerätegehäuses (2) mo­ torisch angetrieben ist und von dem zentralen Steuer- und Auswerteprozessor (39) ansteuerbar ist.

5. Vermessungskreiselkompaß nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Arretierung (23, 24) für das Kreiselpendel motorisch angetrieben und von dem zentralen Steuer- und Auswerteprozessor (39) ansteuer­ bar ist.

6. Vermessungskreiselkompaß nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der motorische Antrieb (29) für die Arretierung des Kreiselpendels (15) zugleich mit elektrischen Kontakten (33) in Antriebsverbindung steht, die die elektrische Hauptstromversorgung des Kreiselpendels (15) einschaltet, wenn dieses arretiert ist, und abschaltet, wenn die Arretierung aufgehoben wird.

7. Vermessungskreiselkompaß nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß für die Stromversorgung des Kreiselpendels (15) in frei schwingendem Zustand bogen­ förmig verlaufende, elastische Metallbändchen (34) vorgesehen sind.

8. Vermessungskreiselpendel nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß an dem Gerätegehäuse (2) zwei Displays (45) und zwei Bedienkonsolen (44) vorgesehen sind, die um 180° versetzt um die Drehachse des Gehäu­ ses (2) angeordnet sind.