SE517767C2 - Förfarande och anordning för målsökning för geodetisk utrustning - Google Patents

Description

anus: 10 15 20 30 517 767 2 Av fördel är om från mottagaranordningen ll, efter en träff, ett meddelande sker till mätanordningen, på grund av vilket den ändrar sin vridriktning och efter en andra träff avslutar vridningen omkring vertikalaxeln.

Det är vidare fördelaktigt att efter det mätanordningen har intagit den så fastställda horisontalvinkeln på samma sätt utför sökandet i vertikalvinkeln med en andra modulerad ljusstråle, vilken utsänds från mätanordningen i kikarens mâlaxel och omfattar i horisontell och vertikal utsträckning en ungefär lika stor sökvinkel.

Anordningen enligt uppfinningen omfattar bland annat en omkring en vikaxel svängbar kikare och bildar mätstationen, vilken är trådlöst förbunden med minst en på avstånd belägen målstation via en radiolänk för data. Därvid är det geodetiska instrumentet vridbart lagrat omkring en vertikalaxel och omfattar medel för alstrandet av minst ett ljusknippe att sändas till målstationen. Vid målstationen är en mottagaranordning anordnad, med vilken vid ljusknippets träff elektriska signaler kan alstras. Mät- och målstation har sändar- och mottagaranordningar för överförande av inforrnationer och signaler.

Det är sålunda av fördel om för alstrande av ett i vertikal riktning utspritt, i horisontalplanets svängbart första ljusknippe en med det geodetiska instrumentet förbunden sändarenhet är anordnad, om för att alstra ett i ett vertikalt plan svängbart, andra ljusknippe vilket är anordnat vid instrumentets kikare svängbar omkring en vippaxel, en radioenhet för data är anordnad, vilken är anordnad vid mätstationen och tjänar för mottagande av de från målstationen avsända signalerna, och om vid målstationen en fotoelektrisk mottagaranordning, en reflektor och en elektronikenhet med minne och dataradioenhet för lagring och överförande av data och signaler till mätstationen är anordnade.

Vidare är det av fördel om mätstationens sändarenhet har en ljuskälla, ett ljuset kollimerande objektiv och ett det första ljusknippet i vertikalt plan utvidgande, en cylinderlins uppvisande optiskt system. En fördelaktig utformning vid målstationen erhålles om mottagaranordningen där omfattar ett objektiv och en av CCD-element bestående anordning eller en platskänslig fotomottagare, varvid framför objektivet företrädesvis är kopplat ett lj usfilter och mottagaranordningen är förbunden med elektronikenheten och dataradioenheten.

Det är vidare av fördel om ljuset hos det ena eller båda lj usknippena är modulerat.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas i form av ett utföringsexempel.

Fig. 1 visar schematiskt en mätanordning enligt uppfinningen, Fig. 2 visar ljuskällan för sökningen i horisontalvinkel, Fig. 3 visar en mottagaranordning för förfarandet enligt uppfinningen och Fig. 4 visar ett vinkel-tidsdiagram.

O:\users\MD\DOK\WORD-DOK\2950lbdoc rita: 10 15 20 30 517 767 3 Fig. 1 visar en mätanordning 1, exempelvis utbildad som takymeter 1, som är vridbar omkring en vertikal axel 2. En kikare 3 hos takymetem 1 är vridbar omkring en vippaxel 4, varvid takymetern 1 på i och för sig känt och därmed ej visat sätt är utrustad med delcirklar för avläsande av vinkeln för axlarna 2 och 4 och motordrift för inställning av vinkeln för dessa axlar. Kikaren innehåller vidare ett ej nämiare visat streckmått, vars verkningssätt emellertid är oväsentligt för anordningen enligt uppfinningen. På takymetem 1 är en sändarenhet 5 påsatt, vars uppbyggnad närmare beskrivs i fig. 2. Vidare är vid takymetem 1 eller vid sändarenheten 5 anordnad en här med sin antenn visad dataradioenhet 6. Vid målpunkten finns på känt sätt en reflektorstav 9 med en reflektor 10, vilken av en medhjälpare inriktas mot takymetem för att möjliggöra mätning av vinkel och sträcka från takymetem 1 till reflektom 10. Med reflektom 10 är en mottagaranordning 11 förbunden vars uppbyggnad närmare visas i fig. 3. Vidare finns vid reflektorstaven 9 en elektronikenhet 12 med en åter igen med sin antenn visad dataradioenhet eller sändaranordning 13.

Den i fig. 2 visade sändarenheten 5 omfattar som ljuskälla en laser 14 efter vilken ett objektiv 15 och en cylinderoptik, företrädesvis i form av en cylinderlins 16, är anordnade.

Lasem 14, företrädesvis en laserdiod, strålar företrädesvis infrarött ljus som är amplitudmodulerat med en konstant frekvens. Det här i förtydligande syfte som enkellins visade objektivet 15 avbildar lasern 14 nära nog oändligt och alstrar därmed en stråle med ringa öppningsvinkel, vilken i den efterföljande cylinderlinsen 16 utvidgas i vertikal riktning.

Ljusknippets 17 begränsning i sändarenheten 5 är här angiven som förklaring. Det från cylinderlinsen 16 utsända, utvidgade första ljusknippet 7 har dänned i en punkt hos en mottagaranordning 11 ett i allt väsentligt vertikalt tvärsnitt 8. Öppningsvinkeln 19 i horisontell riktning är därvid möjligast liten. Medan Öppningsvinkeln 18 i vertikal riktning, vilken i höjd begränsar sökområdet, görs möjligast stor. Sändarenheten 5 inställs så, att den horisontellt i allt väsentligt strålar i samma riktning i vilken takymeterns 1 målaxel visar.

I fig. 3 visas mottagaranordningen 11 på målplatsen. Efter ett filter är ett objektiv 21 liksom en mottagare 22 anordnade. Filtret 20 år genomsläppligt endast för ett ljusvågslängdområde för lasems 14 sändvåglängd. Mottagaren 22 är anordnad i objektivets 21 brännplan. Objektivets 21 brännvidd väljs efter kända optiska lagar så, att mottagaren 22 endast kan uppfånga ljus från en begränsad vinkel 23 av några grader, som svarar mot noggrannheten, med vilken på vanligt sätt en reflektor 10 kan riktas mot takymetern 1. Efter mottagaren 22 är en ej närmare visad elektronikenhet 12 anordnad, vilken innehåller en förstärkare vars bandbredd är begränsad till ett område för lasems 14 modulationsfrekvens. Överstiger signalen en tröskel, så uppmärksammas medhjälparen mottagandet genom en O:\users\MD\DOK\WORD-DOK\2950lb.doi: |>»sn 10 15 20 25 30 517 767 4 huvudton. Vidare vidareleds mottagandet till datorradioenheten 13 vid reflektorstaven 9 på målorten.

Förfarandet sker nu på följande sätt: Medhjälparen riktar reflektorn 10 i horisontell och vertikal riktning mot takymetem 1. Därvid inriktas även den med reflektom förbundna mottagarenheten ll så mot takymetem 1, att mottagaren 22 kan uppfånga ljus från sändarenhetens 5 laser 14, när ljuset utsänds i dess riktning.

Vid krav på en målsökning på en bestämd reflektor 11 uppbyggs från takymetem 1 en dataradioförbindelse till dataradioenheten 13 hos denna reflektor 10. Används flera reflektorer så utväljs först genom dataradiouppfångning en reflektor respektive dess mottagarenhet ll och inkopplas endast denna. Ytterligare reflektorer liksom de vid dessa anordnade mottagarenheter kan därmed ej oavsiktligt uppfångas, emedan varken dess dataradioförbindelser eller mottagarenheter är aktiva.

Mottagaranordningen 11 sänder via dataradioenheten 13 dess beredskap för mottagning till takymetem 1. Därvid börjar takymetem att vrida sig omkring den vertikala axeln 2. Samtidigt matas i fasta tidsintervall under vridningen de respektive horisontalvinkelvärdena.

När sändarenhetens 5 ljusknippe 7 under takymeterns 1 vridning omkring den vertikala axeln 2 sveper över mottagarenheten 11, anmäler den via elektronikenheten 12 och dataradioenheten 13 att den träffats av sändarenhetens 5 ljusknippe 7. Samtidigt registreras i en ej nännare visad matare hos elektronikenheten 12 träffpunkten tl. Detta kan på i och för sig känt sätt ske medelst en klockkopplingskrets eller med hjälp av datortakt. Takymetern 1 bromsar efter uppfångandet av mottagarenhetens 11 anmälan sin vridrörelse och påbörjar en vridning i motsatt riktning.

När sänderenhetens 5 ljusknippe 7 för andra gången vid en tidpunkt tz träffar mottagaren sker åter igen âteranmälan till takymetern 1. Därvid registreras tiden t = tz - t, vilken har förflutit i elektronikenheten 12 mellan de båda träffarna, likaså till takymetern 1.

Fig. 4 visar schematiskt ett vinkel-tidsdiagram av de under takymeterns 1 vridrörelse omkring den vertikala axeln 2 lagrade horisontalvinkelvärdena. Tidpunkten t, är ej direkt känd för takymetern emedan för dataradioförbindningen en variabel och ej noga känd tidsfördröjning måste antas på grund av accepterande av dataradioprotokoll.

O:\users\MD\DOK\WORD-DOK\2950 lb.d0c »turn 10 15 20 25 517 767 5 Horisontalvinkeln vid den tidpunkt, vid vilken takymetern 1 fångar den första träffanmälan, är sålunda ej den vinkel med vilken reflektorn 10 med mottagaranordningen ll står att finna. Först den med den andra träffen erhållna tidsdifferensen tz - t, möjliggörs en entydig anpassning, emedan det endast föreligger ett par horisontalvinklar i tidsavståndet t, - tj, vilka inom ramen för en av mätsystemets parametrar beroende tolerans är lika. På denna horisontalvinkel 24 inställs takymetern 1.

För den efterföljande sökningen i vertikalvinkeln urkopplas sändarenhetens 5 laser 14. Sökningen i vertikalvinkeln genomförs med ett andra modulerat ljusknippe 25, vilket från takymeterns 1 kikare 3 i kikarmålaxeln utsänds med en i horisontell och vertikal utsträckning ungefär lika stor sökvinkel 26. Alstrandet av ett ljusknippe i kikarrnålaxeln visas här ej närmare, emedan sådana anordningar är kända. Det används för kända spårningsanordningar eller som sökstrålkastare i takymeterkikare. Öppningsvinkeln 26 måste därvid vara så stor, att mottagaranordningen 11 träffas när kikaren 3 vrids omkring vickaxeln 4. Härför är en öppningsvinkel av mindre än en grad tillräcklig.

Sökandet i vertikalvinkeln sker därmed analogt med det för horisontalvinkeln, endast att denna gång takymeterns 1 kikare 3 svängs i en vinkel i vertikalriktningen, vertikalvinkelvärdet måttas och, efter det mottagaranordningen 11 träffas andra gängen av ljusknippet 25 från kikaren 3, sker utvärderingen enligt fig. 4. Kikarens 3 svängning kan därvid inskränkas till området, vilket är begränsat av sändarenhetens 5 öppningsvinkel 18 (Fig. 2), emedan endast i detta område kan horisontalvinkelsökningen ske med framgång.

Efter utvärderingen kan kikaren 3 svängas till den uträknade vertikalvinkeln tills varaktighetssignal anligger på mottagaranordningen ll. Därefter omställs kikaren 3 något i vertikalvinkeln nedåt tills istället mottagaranordningen 11 hos därunder liggande reflektorn 10 ligger i målaxeln. Den ytterligare fininsiktningen av reflektorn 10 kan på i och för sig känt sätt ske med en lämplig mottagare i kikarens 3 brännpunkt (ej visat), exempelvis en CCD-kamera eller en kvadrantfotomottagare.

Uppfmningen är begränsad till det beskrivna utföringsexemplet. Sändarenheten 5 kan även vara integrerad i kikaren 3. Detta har den fördelen att sökningen ej är begränsad till det av Öppningsvinkeln 18 begränsade vertikalvinkelområdet.

O:\users\MD\DOK\WORD-DOK\2950lb.1100 i-»in 10 15 20 517 767 Om dataradioenheten kan åstadkomma en tillräckligt snabb överföring kan förfarandet enligt ñg. 4 förenklas. Takymeterns 1 vridhastighet kan så kraftigt minskas efter en träffanmälan vid omkastning av vridriktningen, så att kikaren 3 direkt på varaktighetssignalen kan inställas på mottagaranordningen 11.

Vidare kan horisontal- resp. vertikalvinkeln, under det ljusknippet redan utsänds, kodat moduleras på ljuskníppet. I detta fall är mottagaranordningen 11 anordnad efter en demoduleringsanordning, som tillåter att direkt bestämma vinkeln och över dataradioenheten 13 sända till takymetern 1.

Det är vidare möjligt att använda anordningen enligt uppfinningen för utstakning.

Därför vrids takymetern 1 så omkring sin vertikala axel 2, att ljusknippet 7 pekar i utstakningsriktningen. Mottagaranordningen 11 aktiveras via dataradioenheten 13.

Mätmedhjälparen rör sig nu med reflektorstaven 9 i terrängen, varvid mottagaranordningen 11 inriktas närmare mot takymetern 1. När mottagaranordningen 11 når utstakningslinjen och därmed ljusknippet 7, signaleras genom den av mottagaranordningen 11 utlösta signaltonen för mätmedhjälparen att utstakningslinjen uppnåtts.

Det är även möjligt att genomföra utstakningen i det att den utvalda reflektorn 10 beräknas utstakningsskillnaden i takymetern 1. Utstakningsskillnaden kan därvid sändas via siktas med hjälp av anordningen enligt uppfinningen och därefter dataradioenheten 13 hos elektronikenheten 12 och visas på en skärm hos elektronikenheten 12.

O:\users\MD\DOK\WORD-DOK\2950lb.doc

Claims (5)

-.-» 10 15 20 25 30 517 767 :;::=¿::_ 7 Patentkrav

1. l. Förfarande för målsökning vid geodetiska mätningar, - varvid minst ett av en mätanordning alstrat, omkring mätanordningens vertikalaxel periodiskt fram- och återsvängande eller roterande, i vertikalt plan utbrett, första ljusknippe hos en i mätanordningen anordnad ljuskälla sänds till åtminstone en i åtminstone en från mätanordningen på avstånd anordnad målstation anordnad mottagaranordning och vid ljusknippets träff på mottagaranordningen hos den åtminstone ena målstationen alstras en elektrisk signal, och - att denna i målstationen alstrade elektriska signal eller den dârur erhållna tidsskillnaden överförs medelst en i målstationen anordnad sändaranordning till mätanordningen, - att ur tidsskillnaden fastställs två, i tiden efter varandra alstrade elektriska signaler med hjälp av i konstanta tidsintervall mätta eller registrerade vinklar hos horisontalvinkeln för respektive målstation på vilken siktas, - att för fastställande av mätanordningens vertikalvinkel svängs ett andra modulerat strålknippe omkring en vinkel i vertikalplanet och utsänds i riktning mot målstationen, - och att vid det andra strålknippets träff på målstationens mottagaranordning alstras en ytterligare elektrisk signal och sänds till mätanordningen och bestäms därur i mätanordningen vertikalvinkeln till respektive målstation.

2. Anordning för målsökning för geodetiska instrument, vilka uppvisar en kikare och bildar mätstationen och kommunicerar med åtminstone en målstation, varvid det geodetiska instrumentet är vridbart omkring en vertikal axel och omfattar medel för alstring av minst ett ljusknippe att sändas till målstationen och varvid en mottagaranordning är anordnad vid målstationen, med vilken mottagaranordning vid ljusknippets träff elektriska signaler kan alstras, och att vid mätstationen och vid målstationen är sändar- och mottagaranordningar anordnade för överförande av informationer och signaler, k ä n n e t e c k n a d av, - att för alstring av ett i vertikal riktning utbrett, i horisontalplanet svängbart första ljusknippe är en med det geodetiska instrumentet förbunden sändarenhet anordnat, - att för alstring av ett i ett vertikalt plan svängbart, andra ljusknippe är instrumentets kikare anordnad svängbar omkring en vippaxel, - att en dataradioenhet är anordnad, vilken är anordnad på mätstationen och tjänar för uppfångande av från målstationen sända signaler, O:\users\MD\DOK\WORD-DOK\2950 l b.1100 »ilsa 10 S” 767 - och att vid målstationen är anordnade en fotoelektrisk mottagaranordning, en reflektor och en elektronikenhet med minne och dataradioenhet för lagring och överförande av data och signaler till mätstationen.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n at av, - att mätstationens sändarenhet har ett kollimerande objektiv och ett det första ljudknippet i vertikalt plan utvidgande, en cylinderlins uppvisande optiskt system.

4. Anordning enligt krav 2 och 3, k ä n n e t e c k n at av, - att målstationens mottagaranordning omfattar ett objektiv och en av CCD-element bestående anordning eller en ortskänslig fotomottagare, varvid företrädesvis ett ljusfilter är anordnat framför objektivet och mottagaranordningen är förbunden med elektronikenheten och dataradioenheten.

5. Anordning enligt något av kraven 2-4, k ä n n e t e c k n a d av, - att ljusknippets ljus är modulerat. O:\users\MD\DOK\WORD-DOK\29501b.doc