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    • 专利摘要:

    公开号:WO1986003288A1
    申请号:PCT/T1985/000051
    申请日:1985-11-28
    公开日:1986-06-05
    发明作者:Gerhard Stolitzka
    申请人:Gerhard Stolitzka；
    IPC主号:G01C7-00
    专利说明:
    Verfahren zur Erfassung von Kurven- und Geradenverschnittenmit Hohlraumflächen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Kurven- und Geradenverschnitten mit Hohlraumflächenim Untertagebau und Bergbau mit Hilfe des Radar-Distanzzessungs'-Prinzips. Bei vielen Vorhahen im Untertagebau und Bergbau ist die rasche koordinative Erfassung und Absteckung von hohlraumpunkten äuMerstwichtig. Dies gilt insbesondere für die in den letzten Jahren sich immer mehr durchsetzende "neue österreichische Tunnelbauweise" nach dem Spritzbetonverfallren.Hier ergeben sich wesentliche technische Schwierigkeiten und wirtschaftliche Nachteile, unter anderem beim Vortrieb, aus vermessungstechnischen Gründen. So war es bisher nicht möglich, eine exakte Methode zur Angabe der Ausbruchslinie in angemessener Zeit mit vertretbarem Aufwand zu schaffen, u.a. weil es auch nicht möglich war, vor Ort und unmittelbar nach dem Anschlag, d.h. noch im Rohausbruch, eine Kontrolle hinsichtlich Über- und Unterprofilen durchzuführen, Die bisher verwendeten Nontrollmessver-fahren, einschliesslich ihrer Auswertung, sind umständlich, zeitaufwendig und nur mit so grossen Vortriebsbehinderunenmöglich, dass der ansestrebte Wirtschaftlichkeitseffektwieder aufgehoben wird. Erfindungsgemass"-wird ;etztvorgeschlagen, dass dem Hohlraum in seinem Sollzustand ein Raster zugeordnet wird, dass in ausgewählten Raster Punkten z.B. je ein Normalenvektor angeordnet wird, eine Regelfläche durch ein iIeLgerätezentrumund den jeweiligen Normalenvektor gelegt wird, wobei das Messgerätezentrumin ein theodolitartig aufgebautes Messgerät gelegt wird, dessen Zielachse einen Laser-Radar-Distanzmesser enthält, der räumlich mittels einer Steuerung in der aufgespannten Regelflächebewegt wird, wobei gleichzeitig die Zielpunktlage kontrolliert und bei Identität des Zielpunktes mit dem Normalenvek-tor, die im flastersystemorientierte Raumrichtungaufgezeichnet wird, worauf dann die Raumkoordinatendes Zielpunktes errechnet und mit den Sollkoordinaten des zugehörigen Rasterknotenpunktes verglichen werden. MitHilfe des erfindungsgemässen Verfahrens lassen sich allgemeine Bestandsaufnahmen,Aufnahmen von hohlräumenoder Einzelprofilen mit lokalem Bezugssystem sowie im Tunnel-oder Landeskoordinatensysteiavornehmen, Über-und Unterschnitte gegen Regelkonturen von Hohlrea-men erfassen, die Nachbearbeitung von Unterprofilen ausschalten, Massenermittlungen durchführen, punktweise Geraden- und Flächenschnitte mit dem Gebirge (z.B. Bohrlochpunkte) abstecken und Deformationsmessungen durchführen. Zum besseren Verständnis wird das Verfahren der Erfindung in einer Zeichnung dargestellt. Im Hohlraum 14 ist ein Messgerät 15 vorgesehen, das ein Messgeräte-zentrum 4 aufweist. Dieses Messgerätist theodolitartig aufgebaut und seine Zielachse enthält einen koaxial angeordneten Laser-Radaz- Entfernungsmessermit integriertem Laserleitstrahl. Zur azimul & enOrientierung dient ein achsparallel montiertes Zielfernrohr. Die Zielachse ist hier mit 9 bezeichnet. Das Gerät ist durch Winkelgeber um eine lotrechte Drehachse 10 und eine horizontale Drehachse 11 bewegbar, wobei die Drehung durch genau ansteuerbare Schrittmoteren erfolgt. Angeschlossen an das Messgerät 15 ist ein Steuerrechner 12 mit Auswerteeinheit. Dem hohlraum 14 ist eine Sollrasterfläche 13 zugeordnet und in aisgewählten Rasterknotenpunkten 5 z.B. jeweils der Normalenvektor 1 gebildet. Im Abstand zur Sollrasterfläche liegt nun die tatsächli-heRohlraumkontur 3 und die Normalenvektoren bilden auf der Hohlra'mkontur 3 "radial idente" Rasterknoten 6. Mit Hilfe der Zielstrahlan8 vom 'IeBgerät15 wird eine Regelfläche 7 gebildet und die Zielacnse 9 des Messgerätes 15 wird solange in der Regelfläche 7 verschoben. bis die Identität des Zielpunktes mit dem Normalenvektor 1 erreicht wird. In diesem Zustand wird die Raumrichtung aufgezeichnet, die Raumkoorainatendes Zielpunktes errechnet und mit den Sollkoordinaten des zugehörigen Rasterknotenpunktes verglichen.Auf diese Weise ist es möglich, den Hohlraum innerhalb kürzester Zeit punktweise zu vermessen, ohne dass eine Störung der im Hohlraum vorgenommenen Arbeiten erfolgen muss. Die Distanzmessung arbeitet nach dem Laser-Radar-Prinzip und es lässt sich eine Genauigkeit von -1 cm im Nahbereich, d.h. also bis in einige ZehnermeterEntfernung, in Abhängigkeit von der Distanz und dem Reflexionsvermögen des angezielten Objektes erreichen. Es ist eine automatische; punktweise Erfassung beliebiger Regelflächen- oder Raumebenenschnitte durch das Messgerätezentrumoder ganzer Hohlraumabschnitte mit frei wählbarer Punktdichte möglich, man kann exakte Spurpunktabsteckungen von Geraden-, Kurven- und Flächenverschnitten mit dem Gebirge, so z.B. vorgerechnete Bohrlochschablonen, Ausbruchsbegrenzungen,Einbauangaben für Stützbögenund dgl. durchführen. In einem Arbeitsgang werden in Hohlräumen oder Tunnels - auch in gefährdeten,unzu-länglichen Bereichen - Profile erfasst, bezüglich Unter- oder dber-schnitten wegen Sollwerte verglichen und für beliebige Stationierungen im Tunnelkoordinatensystem angegeben. Aus den gewonnenen Messungen lässt sich dann eine Vielzahl von Erkenntnissen für den Bauablauf gewinnen, z.B. Massenbilanzen und dgl..Mit Hilfe der Erfindung ist es auch möglich, laufend Rückschlüsse über verschiedene technologische Eigenschaften des Gebirges und des Ausbaues zu erhalten. Möglichsind z.B. - eine Minimierung des geologisch bedingten Überprofiles, - eine Optimierung des notwendigen Übermasseswegen der zu erwarten den Deformationen während des Vortriebes gegebenenfalls durch Er mittlung der Verformungsveränderungsgeschwindigkeit, - wie vor, die rasche Anpassung einer Stützbogenausteilung,- die Feststellung "absoluter" vorzeichenbestimmter Verformungsgrö- ssenin den Ulmenbereichen (gegenüber relativen KonvergenzenundDivergenzen),- ein frühzeitigesErkennen von partiellen Stabilitätsproblemenauf grund ausserordentlicher,geologischer Umstände (regionaler Kollapsvorgänge)als Entscheidungshilfe für Sicherheitsvorkehrungen und - eine unmittelbare und genaue Erfassung des Ausmasses und der Kuba tur von vermeidbaren, über das Regelausbruchsprofil hinausgehen den Überprofilen. Weitereskann sofort nach dem Abschlag - jedes Unterprofil erkannt und noch vor den Stützungsmassnahmen nachgearbeitet werden, - in kürzester Zeit, punktweise und cm-genau die Sollausbruchsgren ze markiert und - exakte Montageangabenfür den Stützbogeneinbau angegeben werden. Unabhängig davon erlaubt das Messsystem auch alle Arten von Hohlraumbestandaufnahmen, z.B. für die Bauabnahme (bei glatten Betonflächenauf wenige mm genau). In der Möglichkeit, von verschiedenen koordinativ bekannten Standpunkten aus, nicht nur jeweils ein oder auch mehrere in ihrem Ablauf fest vorgegebene und auf den Standpunkt bzw. eine Standlinie bezogene Messungen abzuwickeln, sondern - nur als Beispiel gewählt den Verschnitt einer analytisch definierten Kurve mit einer beliebig strukturierten Fläche präzise aufzunehmen und einzumessen,liegt der Unterschied der vorliegenden Erfindung zu allen bisher bekannten Verfahren von Hohlraumflächenerfassungen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist, wie dargelegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielachse eines theodolitartig aufgebauten Messgerätes über einen elektronischen Steuerrechner und mit Hilfe von Schrittmotoren entlang der Bahn einer im Standpunktsystem (z.B. Landeskoordinatensystem) analytisch definierten, beliebigen Raumkurve geführt wird und kontinuierlich während dieses Prozesses ein koaxial zur Zielachse messender Laser-Radardistanzmesserohne Reflektor die Entfernung zur Hohlraumfläche verfasst1diese laufend mit den Abstand zur verfolgten Raumkurve vergleicht und beim Zus c enh fallen beider Längen den damit gefundenen Verschnittpunkt YQn Raum-kurve und liohlraumflächekoordinativ einmisst. Kennzeichnet die Raumkurve z.B. den Verlauf einer Gebirgsbewegung(Deformation), so kann zu einem späteren Zeitpunkt von einem beliebigen anderen, im Landeskoordinatensystem definierten Standpunkt aus,der idente Zielpunkt als einer vorangehenden Messung mit dem beschriebenen Messgerätesystem präzise wieder aufgesucht, eingemessen und die Grösse der eingetretenen Deformation aus dem gespeicherten früheren Messwert ermittelt werden. Im praktischen Fall wird die radiale Veränderung von Hohlraumflachenrpunkten in Zuordnung zu einem fixen, räumlichen Bezugsraster in be stimmtenZeitabständen gesucht, womit die Definition der Raumkurve auf die Normalenvektorenin den Knoten eines Bezugsgitters reduziert wird. Dieses Verfahren - in Zusammenhang mit dem beschriebenen Messsystem ist die einzige Methode, die in kürzester Zeit vor Ort die besprochenen Ergebnisse liefert. Speziell für sicherheitstechnische Entscheidungen (z.B. in kritischen Bauphasen bei Anwendung der neuen österr. Tunnelbaumethode) ist die Aktualität der Messergebnisseunverzichtbar,da darauf bezogene Sicherungsmassnahmen sofort und unwiderruflich eingebaut werden. Ein solches Gerätesystem ist in der Lage, im Anschluss an hunderte Meterentfernte Festpunkte die eigene Raumlageposition (ohne zu satzlicheAusseneinmessungen) zu ermitteln und die geschilderte iterative Aufsuchung"radial identer" Punkte - inklusive deren Bestimmung auf wenige Millimeter genau - fiiirrund 30 MeXpunkte/Minuteabzuarbeiten.
    权利要求:
    Claims
    P at e nt an s pru c h
    Verfahren zur Erfassung von Kurven- und Geradenverschnitten mit Hohlraumflächen, insbesondere im Untertagebau und Bergbau, mit Hilfe des Radar-Distanzmessungs-Prinzips, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hohlraum in seinem Sollzustand ein Raster zugeordnet wird, daß in ausgewählten Rasterpunkten z.B. je ein Normalenvektor angeordnet wird, eine Regelfläche durch ein Meßgerätezentrum und den jeweiligen Normalenvektor gelegt wird, wobei das Meßgerätezentrum in ein theodolitartig aufgebautes Meßgerät gelegt wird, dessen Zielachse einen Laser-Radar-Distanzmesser enthält, der räumlich mittels einer Steue- rung in der aufgespannten Regelfläche bewegt wird, wobei gleichzeitig der Zielpunkt kontrolliert und beim Zusammenfallen desselben mit dem Normalenvektor, die im Rastersystem orientierte Raumrichtung aufgezeichnet wird, worauf dann die Raumkoordinaten des Zielpunktes gerechnet und mit den Sollkoordinaten des zugehörigen Rasterknotenpunktes verglichen werden.
    类似技术:
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    法律状态:
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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