DE19747872C2 - System für die Vermessung von Schienen, insbesondere Laufschienen für Krane, Regalbediengeräte, Laufradblöcke - Google Patents
System für die Vermessung von Schienen, insbesondere Laufschienen für Krane, Regalbediengeräte, LaufradblöckeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein System für die Vermessung von Schienen, insbesondere
Laufschienen für Krane, Regalbediengeräte, Laufradblöcke, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruch 1.
Aus der DD 212 931 ist eine Meßanordnung zum Überwachen von Bahngleisen
bekannt, die eine auf dem Gleis angeordnete Sendeeinheit mit einem
Laserfluchtungsgerät umfaßt. Hierbei ist der Laserstrahl so ausgerichtet, daß er als
raumfeste Meßachse für die Gleisschiene dient. Die Meßanordnung besteht aus einem
Meßwagen mit Fahrantrieb, der zwei horizontal angeordnete Laufrollen sowie jeweils
zwei Seitenführungsrollen an der rechten und linken Seite aufweist. Zur Erfassung der
Lage des Meßwagens in bezug auf die Meßachse ist ein dem Laserstrahl zugewandter
Fotosensor vorgesehen, der als Vier-Quadranten-Fotodiode ausgebildet ist. Das bei
Auftreffen des Laserstrahls erzeugte elektrische Signal der Fotodiode wird jeweils einer
Auswertelektronik zugeführt, die eine vertikale Nachführeinrichtung sowie einen
horizontalen Drehmechanismus zur Verschiebung bzw. Verdrehung der Fotodiode
ansteuert. Dabei erfolgt die Ansteuerung so, daß die Vier-Quadranten der Fotodiode
bezüglich des Laserstrahls jeweils dieselbe Lage einnehmen. Die Lageerfassung ist
aufgrund der hohen Empfindlichkeit der Fotodiode bei einer derartigen Meßanordnung
lediglich durch die mechanische Einstellgenauigkeit begrenzt.
Der Nachteil diese bekannten Meßanordnung ist die mechanische Nachführung der
Fotodiode, da diese die Genauigkeit der Erfassung der Lage der Schiene bestimmt,
also insbesondere die Lageänderung der Lauffläche der Schiene. Weiter sind die
langen Meßzeiten durch die mechanische Nachstellung der Fotodiode in der
Meßebene (X- und Z-Richtung) von Nachteil.
Ferner ist aus der EP 0807801 A1 eine Einrichtung zur Untersuchung von
Deformationen in Rohren bekannt, wobei bei dem dort eingesetzten
Laserfluchtungsgerät statt einer mechanischen Nachführung eines Fotoempfängers
der Auftreffpunkt des Laserstrahls in einer Meßfläche mit einer Vielzahl unmittelbar
nebeneinander angeordneter Pixel allein auf elektronischem Wege durchgeführt wird
wobei auch der Abstand zwischen Sende- und Empfängereinheit einbezogen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein System für die Vermessung von Schienen
anzugeben, das bei hoher Anfahrgenauigkeit einzelne Positionen auf der Schiene
anfahren kann, um die Lageänderung der Lauffläche der Schiene relativ zum
Laserstrahl zu bestimmen, ohne daß hierzu eine Verschiebung des Fotosensors
erforderlich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch
1 angegebenen Merkmale. Durch die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche
2 bis 23 ist das System für die Vermessung in vorteilhafterweise weiter ausgestaltet.
Die Erfindung sieht vor, daß der Fotoempfänger eine rechteckige Matrix mit einer
Vielzahl unmittelbar nebeneinander angeordneter Pixel (optische Sensorelemente)
aufweist, deren elektrische Ausgangssignale einer Auswerteelektronik zugeführt sind,
durch welche die Bestimmung des Auftreffpunktes des räumlich lagestabilisierten
Laserstrahls in der Meßfläche allein auf elektronischem Wege durch Auswertung der
Pixel-Ausgangssignale erfolgt und daß der Fotoempfänger eine optoelektrische
Kamera ist, vor der eine lichtdurchlässige Streuscheibe als Meßfläche angeordnet ist,
die optisch auf die Matrix der Kamera abgebildet ist. Auf diese Weise ist es möglich,
für jeden Punkt bezogen auf die Länge der Schiene die Lageänderung der Lauffläche
in bezug auf den im Raum fixierten Laserstrahl zu bestimmen. Die Ausbildung des
Fotoempfängers als rechteckige Matrix ermöglicht es, die Intensitätsverteilung des
Laserstrahls zweidimensional zu messen, was eine exakte Bestimmung des
Auftreffpunktes der Hauptstrahlrichtung oder der Laserstrahlachse auf der
vorgegebenen Meßfläche ermöglicht. Vorteilhafterweise muß dabei die Meßfläche
nicht mehr verschoben werden. Die Einjustage des Nullpunktes (Referenzpunkt) ist
nur einmal erforderlich, was die Dauer der Messungen verkürzt und außerdem die
Meßgenauigkeit erhöht.
Weiter wird vorgeschlagen, daß der Fotoempfänger, der eine CCD-Kamera sein kann.
Dies führt zu einem sehr einfach aufzubauenden System für die Vermessung von
Schienen.
Eine genauere Bestimmung des Auftreffpunktes des Laserstrahls auf der Meßfläche
wird durch eine sogenannte Subpixelauflösung erzielt, und zwar indem der
Auftreffpunkt des Laserstrahls auf der Streuscheibe durch Anpassung der
gemessenen Subpixel-Position des Strahlabbildes der Streuscheibe auf der Matrix
bestimmbar ist. Hierzu werden zunächst in einem quadratischen Bereich um das
Strahlabbild jede Bildzeile und jede Bildspalte einzeln bewertet und die Ergebnisse
anschließend gemittelt. Als Resultat ergibt sich die genaue Position (Subpixel-Position)
des Strahles innerhalb des Kamerabildes. Die Differenz zur (eingelernten)
Anfangsposition (Referenzpunkt) ist somit ein Maß für die Abweichung des
Meßwagens von der Ideallinie.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Anpassung mittels eines Rechenprogramms.
In Weiterbildung der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß die Auswerteelektronik
einen Mikroprozessor umfaßt, der mit geringem Aufwand die komplizierten
Berechnungen und Steuerungsprozesse sicherstellt.
Um die Lage der Lauffläche der Schiene abstandsabhängig zu erfassen, wird
vorgeschlagen, daß der Abstandssensor ein auf der Lauffläche der Schiene
abrollendes Reibrad aufweist.
Eine hohe Abstandsgenauigkeit wird dadurch erzielt, daß das Reibrad zur Erfassung
der Abrollänge mit einem inkrementalen Geber verbunden ist.
Um die korrekte Ausführung der Vermessung zu kontrollieren, ist mittels des
Reibrades der Bewegungszustand der Empfängereinheit erfaßbar.
Vorteilhafterweise ist die Empfängereinheit fernsteuerbar ausgebildet, so daß auch
schwer zugängliche Schienen unter schlechten Sichtverhältnissen und unter
ungünstigen Umfeldbedingungen (giftige Gase, Dämpfe, etc.) vermessen werden
können.
Die Lagestabilisierung des Lasers erfolgt vorteilhafterweise mittels einer
elektronischen Libelle, da mit dieser mit relativ geringem Aufwand eine hohe
Lagestabilität erzielbar ist.
Zweckmäßigerweise beträgt die Lagestabilität +/-1 mm Abweichung auf 100 m
Schienenlänge.
Das exakte Anfahren der Meßpositionen wird ermöglicht, wenn bei einem aus Flansch-
und Stegteilen bestehenden Fahrschienenquerschnitt zumindest zwei in
Schienenlängsrichtung beabstandete, vertikal drehgelagerte, zur Führung der
Empfängereinheit an den beiden Seitenflächen der Schiene kraftbeaufschlagt
anliegende Führungsrollen vorgesehen sind und zumindest zwei in
Schienenlängsrichtung beabstandete, auf der Lauffläche der Schiene abrollende,
horizontal drehgelagerte Laufrollen mit quer zur Schienenlängsrichtung ausgerichteter
Drehachse, von denen zumindest eine angetrieben ist.
Das System ermöglicht auch die Vermessung stark verschlissener Schienen, wenn die
vertikale Höhe der Führungsrollen jeweils einzeln einstellbar ist.
Die Fahreigenschaften sind besonders gut, wenn in Schienenlängsrichtung gesehen
jeweils die vordere Laufrolle hinter den vorderen Führungsrollen angeordnet ist.
Die Fahrstabilität verbessert sich, wenn der Abstand der Achse der Laufrolle und der
unmittelbar benachbarten Führungsrolle, zwischen dem einfachen bis dreifachen
Führungsrollendurchmesser liegt.
Die Präzision der Verfahrbarkeit der Empfängereinheit läßt sich dadurch verbessern,
daß jeweils auf einer Seite der Schiene die Führungsrollen eine feste Drehachse
aufweisen und auf der anderen Seite der Schiene kraftbeaufschlagt an der
Seitenfläche anliegen.
Zweckmäßigerweise ist die kraftbeaufschlagte Anlage der Führungsrollen durch eine
Federkraft bewirkt.
Damit sich die Führungsrollen besser an geneigte Schienen anpassen können, sind
die Führungsrollen in Pendelkugellagern gelagert.
Um Dehnungsfugen und gebrochene Schienen überfahren zu können, sind die
Führungsrollen als Paare jeweils auf einem gemeinsamen, sich in
Schienenlängsrichtung erstreckenden Längsträger angeordnet, der gelenkig mit der
Empfängereinheit verbunden ist. Gleichzeitig werden dadurch die beim Beschleunigen
und Bremsen wirksamen Horizontalkräfte auf mehr Anlagepunkte verteilt, was zu
einem stabileren Führungsverhalten führt.
Eine bessere Stabilität gegenüber Querneigungen wird durch eine Zweipunktauflage
auf der Schienenoberfläche erreicht, indem in die Laufrollenlauffläche mittig eine
radiale Nut eingeformt ist.
Zur Absicherung der Empfängereinheit wird vorgeschlagen, diese mit einem
Sicherheitssystem zu versehen.
Defekte Schienen oder Schienenbereiche, die zu einem Absturz der Empfängereinheit
führen können, werden insbesondere dadurch erfaßt, daß das Sicherheitssystem zur
Erfassung des Abstands eines Bezugspunktes der Empfängereinheit zur Schiene
zumindest einen Abstandssensor aufweist.
Zur Vermessung von mindestens zwei in einer Ebene liegenden Schienen wird
vorgeschlagen, daß der Laserstrahl zerlegt ist in zwei senkrecht zueinander
verlaufende horizontale Laserteilstrahlen, und zwar zur Bestimmung der
Höhendifferenz der beiden Schienen in bezug auf eine in einer vertikalen Ebene
liegenden horizontale Gerade. Hierdurch ist es insbesondere möglich, die Parallelität
der beiden Schienen zueinander im Raum mit geringem Aufwand exakt zu
vermessen.
Zweckmäßigerweise liegt der quer zu den beiden Schienen verlaufende
Laserteilstrahl in der vertikalen Ebene, d. h. die vertikale Ebene ist durch diesen
Laserteilstrahl eindeutig definiert.
Mit Vorteil besteht eine der Möglichkeiten zur Definition der Bezugsgerade darin, daß
die in einer vertikalen Ebene liegende horizontale Gerade durch den quer zu den
beiden Schienen verlaufenden Laserteilstrahl gebildet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird
nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein System für die Vermessung von Schienen in einer
dreidimensionalen schematischen Darstellung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine verschlissene Schiene sowie die Lage der
Führungsrollen und der Laufrolle in schematischer Darstellung,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Empfängereinheit in schematischer Darstellung,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Empfängereinheit gemäß Fig. 3 und
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Empfängereinheit gemäß Fig. 3 mit
Führungsrollenpaaren.
Fig. 1 zeigt eine dreidimensionale schematische Darstellung des Systems für die
Vermessung von Schienen 1, mit einer auf einer Schiene 1 angeordneten
Sendeeinheit 2 und eine dazu beabstandete Empfängereinheit 3, die auf derselben
Schiene angeordnet ist. Die Sendeeinheit 2 ist mit einem Laser ausgestattet, dessen
Laserstrahl 4 in Schienenlängsrichtung ausgerichtet ist. Der Laserstrahl 4 trifft auf
eine lichtdurchlässige Streuscheibe 5a der Empfängereinheit 3; die Streuscheibe 5a
dient hierbei als vorgegebene Meßfläche 5. Hinter der Streuscheibe 5a ist ein dem
Laserstrahl 4 zugewandter, als CCD-Kamera 6a ausgebildeter Fotoempfänger 6
angeordnet. Die CCD-Kamera 6a weist eine rechteckige Matrix 6b mit einer Vielzahl
von Pixeln auf, die unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Die Pixel werden
durch lichtempfindliche Sensorelemente gebildet. Über eine Abbildungsoptik 6c wird
der Lichtfleck des Laserstrahls 4 auf der Streuscheibe 5a auf die Matrix 6b abgebildet,
so daß der Auftreffpunkt oder die Ortslage des Laserstrahls 4 in der vertikalen, quer
zur Längsrichtung der Schiene 1 ausgerichteten Meßfläche 5 durch die vom
auftreffenden Laserstrahl 4 bewirkten elektrischen Ausgangssignale der einzelnen
Pixel allein auf elektronischem Wege bestimmbar ist. Alle elektrischen und
mechanischen Baugruppen der Empfängereinheit 3 sind auf einer massiven
Grundplatte 3a angeordnet.
Zur Verbesserung der Empfindlichkeit ist ein schmalbandiges Interferenzfilter in den
Strahlengang der CCD-Kamera 6a eingesetzt. Das Abbild des Laserstrahles 4
zeichnet sich hierbei mit hohem Kontrast im Videobild der CCD-Kamera 6a ab.
Die Vermessung der Schiene 1 erfolgt, indem die mit zwei antreibbaren Laufrollen 7
versehene Empfängereinheit 3 in Schienenlängsrichtung verfahren wird und der
Auftreffpunkt des Laserstrahls 4 jeweils erfaßt wird, der sich auf der Meßfläche 5 bei
Lageänderung der Lauffläche 8 der Schiene verschiebt. Da der Fotoempfängers 6
fest auf der Grundplatte 3a montiert ist, ist die Lage des Strahles 4 relativ zu einer am
Anfang der Schiene 1 eingelernten Position ein genaues Abbild der Abweichung der
Schiene 1 in horizontaler und vertikaler Richtung an der jeweiligen Meßposition.
Zur genaueren Auswertung der Strahlabbildung auf der Matrix 6b wird ein Verfahren
der Subpixelauflösung genutzt. Dabei werden in einem quadratischen Bereich um das
Strahlabbild jede Bildzeile und jede Bildspalte einzeln bewertet und die Ergebnisse
gemittelt. Als Resultat ergibt sich die "subpixelgenaue" Position des Strahlabbildes
innerhalb der Matrix 6b, die der Ortslage des Laserstrahls 4 in der vertikalen quer zur
Längsrichtung der Schiene 1 ausgerichteten Meßfläche 5 entspricht bzw.
umgerechnet werden kann, und zwar aufgrund des vorhandenen linearen
Zusammenhangs zwischen Gegenstand und Bild. Der Auftreffpunkt des Laserstrahls
4 auf der Streuscheibe 5a ist durch Anpassung der gemessenen Subpixel-Position
des Strahlabbildes der Streuscheibe 5a auf der Matrix 6b hochgenau bestimmbar.
Die Differenz zur Anfangsposition ist ein Maß für die Abweichung des Meßwagens der
Empfängereinheit 3 von der Ideallinie.
Unter Lageänderung wird hierbei die Änderung der Lage des höchsten horizontalen
Punktes der Lauffläche 8 der Schiene verstanden. Wie Fig. 2 (und Fig. 3) erkennen
läßt, sind die horizontal drehgelagerten Laufrollen 7 als Zylinder ausgebildet, wodurch
sichergestellt ist, daß die Empfängereinheit 3 über ihre beiden Laufrollen 7 an zwei
beabstandeten Meßstellen jeweils an den höchsten horizontalen Auflagepunkten 9
der Lauffläche 8 der Schiene 1 aufliegt. Somit ergibt sich in Abhängigkeit von dem
Verlauf der Lauffläche 8 längs der Schiene 1 eine Anhebung oder Absenkung der
Empfängereinheit 3 und folglich der Meßfläche 5. Der Laserstrahl 4 ist räumlich
lagestabilisiert, d. h. er behält seine Lage im Raum mit hoher Genauigkeit bei und
stellt somit die Referenzlinie des Systems dar. Die Lagestabilisierung des Laserstrahls
4 erfolgt elektronisch, vorzugsweise mittels einer "elektronischen Libelle"; sie beträgt
im Ausführungsbeispiel +/- 1 mm Abweichung auf 100 m Länge des Laserstahls 4.
Die Meßfläche 5 ist mit einer Auswertelektronik 10 verbunden, die einen
Mikroprozessor umfaßt und mittels Rechenprogrammen steuerbar ist. Die
Auswertelektronik 10 liest die von der CCD-Kamera erfaßte Position des
Strahlabbildes ortsabhängig aus und ermittelt auf diese Weise die exakte Lage des
Laserstrahls 4 auf der Meßfläche 5. Zur Bestimmung des Auftreffpunktes der
Hauptstrahlrichtung des Laserstrahls 4 verfügt die Auswertelektronik 10 über ein
spezielles Rechenprogramm, das in einem quadratischen Bereich um das
Strahlabbild jede Zeile und Spalte einzeln bewertet und die Ergebnisse mittelt (0,2
mm pro Pixel). Um hierbei eine hinreichende Linearität zu erzielen und eine Erhöhung
der Meßgenauigkeit zu erreichen, muß eine Meßkamera mit hinsichtlich ihrer Form
quadratischen Pixeln eingesetzt werden.
Zur Bestimmung des Abstandes zwischen Sendeeinheit 2 und Empfängereinheit 3 ist
die Empfängereinheit 3 mit einem Abstandssensor 11 versehen. Der Abstandssensor
Zur Bestimmung des Abstandes zwischen Sendeeinheit 2 und Empfängereinheit 3 ist
die Empfängereinheit 3 mit einem Abstandssensor 11 versehen. Der Abstandssensor
11 besteht aus einem Reibrad 12, das auf der Lauffläche 8 der Schiene 1 abrollt und
zur Erfassung der Abrollänge mit einem an die der Auswertelektronik 10
angeschlossenen inkrementalen Geber verbunden ist. Auf diese Art und Weise ist der
Abstand und/oder die Abstandsänderung zwischen Empfängereinheit 3 und
Sendeeinheit 2 mit hoher Genauigkeit erfaßbar. Ferner dient das Reibrad 12 auch
dazu, den Bewegungszustand der Empfängereinheit 3 mittels der Auswertelektronik 10
zu erfassen und den Antriebsmotor 13 der Empfängereinheit in Notfällen
auszuschalten. Fig. 3 zeigt, daß der Antriebsmotor 13 über Zahnriemen 14 und
Umlenkrollen 15 die Laufrollen 7 synchron antreibt.
Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen zwei in Schienenlängsrichtung beabstandete, auf der
Lauffläche der Schiene 1 abrollende Laufrollen 7 mit quer zur Schienenlängsrichtung
horizontal ausgerichteter Drehachse und zur Führung der Empfängereinheit 3 auf
jeder Seite der Schiene an den Seitenflächen 16 der Schiene 1 kraftbeaufschlagt
anliegende Führungsrollen 17, die vertikal drehgelagert sind. Zur besseren Anpassung
an den jeweiligen Schienenquerschnitt ist die vertikale Höhe der Führungsrollen 17
jeweils einzeln einstellbar. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die Laufrollen 7
zwischen den Führungsrollen 17 angeordnet. Der Abstand der Achsen der Laufrollen 7
und der unmittelbar benachbarten Führungsrollen 17, 18 legt zweckmäßigerweise
zwischen dem einfachen bis dreifachen Durchmesser der Führungsrollen 17, 18.
Die Führungsrollen 17, 18 weisen auf einer Seite der Schiene eine feste Drehachse
auf und liegen auf der anderen Seite der Schiene 1 kraftbeaufschlagt an der
Seitenfläche 16 an, was durch eine Federkraft bewirkt wird. Die Lagerung der
Führungsrollen 17, 18 erfolgt in Pendelkugellagern.
Eine alternative Ausführungsform zeigt die Fig. 5, wo die Führungsrollen als Paare
17a, 18a jeweils auf einem gemeinsamen, sich in Schienenlängsrichtung
erstreckenden, an der Grundplatte 3a befestigten Längsträger angeordnet sind. Auch
die Führungsrollenpaare 17a, 18a weisen auf einer Seite der Schiene jeweils feste
vertikale Drehachsen auf und liegen auf der anderen Seite der Schiene 1 durch eine
Federkraft kraftbeaufschlagt an der zugehörigen Seitenfläche 16 an.
Die Laufrollenlauffläche 19 weist, wie die Fig. 5 zeigt, alternativ etwa in der Mitte der
Laufrolle 7 eine radiale Nut 20 auf, was eine stabilere Zweipunktauflage gewährleistet.
Die Empfängereinheit 3 ist zur Verhinderung von Abstürzen des Systems bei stark
verschlissenen Schienen mit einem Sicherheitssystem versehen, welches in die
Auswerteelektronik 10 integriert ist. Das Sicherheitssystem umfaßt einen zusätzlichen
horizontalen Abstandssensor, der den Abstand eines Bezugspunktes der
Empfängereinheit 3 von der Lauffläche 8 der Schiene 1 erfaßt und bei Überschreiten
eines Grenzwertes den Antriebsmotor 13 abschaltet.
Zur Vermessung von zwei nebeneinander näherungsweise in einer Ebene liegenden
Schienen wird der Laserstrahl 4 in zwei senkrecht zueinander verlaufende horizontale
Laserteilstrahlen (4a, 4b) zerlegt, die zur Bestimmung der Höhendifferenz der beiden
Schienen 1 herangezogen wird. Dies erfolgt in bezug auf eine horizontale Gerade, die
in einer vertikalen Ebene liegt, die durch den quer zu den beiden Schienen 1
verlaufenden Laserteilstrahl (4b) definiert ist.
1
Schiene
2
Sendeeinheit
3
Empfängereinheit
3
aGrundplatte
4
Laserstrahl
5
Meßfläche
5
aStreuscheibe
6
Fotoempfänger
6
aCCD-Kamera
6
brechteckige Matrix
6
cAbbildungsoptik
7
Laufrollen
8
Lauffläche
9
Auflagepunkt
10
Auswerteelektronik
11
Abstandssensor
12
Reibrad
13
Antriebsmotor
14
Zahnriemen
15
Umlenkrolle
16
Seitenfläche
17
,
18
Führungsolle
17
a,
18
aFührungsrollenpaar
19
Laufrollenfläche
20
Nut
Claims (23)
1. System für die Vermessung von Schienen, insbesondere Laufschienen für
Krane, Regalbediengeräte, Laufradblöcke,
mit einer auf der Schiene angeordneten Sendeeinheit, die einen Laser mit
zumindest einem in Schienenlängsrichtung verlaufenden Laserstrahl umfaßt, und
mit einer antreibbaren Empfängereinheit, die auf derselben Schiene in
Schienenlängsrichtung verfahrbar ist und mindestens einen dem Laserstrahl
zugewandten Fotoempfänger aufweist, der ein vom auftreffenden Laserstrahl
bewirktes elektrisches Ausgangssignal erzeugt, anhand dessen die Ortslage des
Laserstrahls in einer vertikalen quer zur Längsrichtung der Schiene
ausgerichteten Meßfläche ermittelbar ist, wobei ein Abstandssensor zur
Erfassung der Abstandsänderung zwischen der Sendeeinheit und der
Empfängereinheit vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fotoempfänger (6) eine rechteckige Matrix (5b) mit einer Vielzahl unmittelbar nebeneinander angeordneter Pixel (optische Sensorelemente) aufweist, deren elektrische Ausgangssignale einer Auswerteelektronik(10) zugeführt sind, durch welche die Bestimmung des Auftreffpunktes des räumlich lagestabilisierten Laserstrahls (4) in der Meßfläche (5) allein auf elektronischem Wege durch Auswertung der Pixel-Ausgangssignale erfolgt
und daß der Fotoempfänger (6) eine optoelektronische Kamera (6a) ist, vor der eine lichtdurchlässige Streuscheibe (5a) als Meßfläche (5) angeordnet ist, die optisch auf die Matrix (6b) der Kamera (6a) abgebildet ist.
daß der Fotoempfänger (6) eine rechteckige Matrix (5b) mit einer Vielzahl unmittelbar nebeneinander angeordneter Pixel (optische Sensorelemente) aufweist, deren elektrische Ausgangssignale einer Auswerteelektronik(10) zugeführt sind, durch welche die Bestimmung des Auftreffpunktes des räumlich lagestabilisierten Laserstrahls (4) in der Meßfläche (5) allein auf elektronischem Wege durch Auswertung der Pixel-Ausgangssignale erfolgt
und daß der Fotoempfänger (6) eine optoelektronische Kamera (6a) ist, vor der eine lichtdurchlässige Streuscheibe (5a) als Meßfläche (5) angeordnet ist, die optisch auf die Matrix (6b) der Kamera (6a) abgebildet ist.
2. System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kamera eine CCD-Kamera ist.
3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Auftreffpunkt des Laserstrahls (4) auf der Streuscheibe (5a) durch
Anpassung der gemessenen Subpixel-Position des Strahlabbildes der
Streuscheibe (5a) auf der Matrix (6b) bestimmbar ist.
4. System nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anpassung mittels eines Rechenprogramms erfolgt.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteelektronik (10) einen Mikroprozessor umfaßt:
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstandssensor (11) ein auf der Lauffläche (8) der Schiene (1)
abrollendes Reibrad (12) aufweist.
7. System nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Reibrad (12) zur Erfassung der Abrollänge mit einem inkrementalen
Geber verbunden ist.
8. System nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß mittels des Reibrades (12) der Bewegungszustand der Empfängereinheit (3)
erfaßbar ist.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet
daß die Empfängereinheit (3) fernsteuerbar ist.
10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagestabilisierung des Laserstrahls (4) mittels einer elektronischen
Libelle erfolgt.
11. System nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagestabilität +/- 1 mm Abweichung auf 100 m Schienenlänge beträgt.
12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem aus Flansch- und Stegteilen bestehenden Fahrschienenquerschnitt an den beiden Seitenflächen (16) der Schiene (1) zumindest jeweils zwei in Schienenlängsrichtung beabstandete, vertikal drehgelagerte, zur Führung der Empfängereinheit (3) kraftbeaufschlagt anliegende Führungsrollen (17, 18) vorgesehen sind und
zumindest zwei in Schienenlängsrichtung beabstandete, auf der Lauffläche (8) der Schiene (1) abrollende, horizontal drehgelagerte Laufrollen (7) mit quer zur Schienenlängsrichtung ausgerichteter Drehachse, von denen zumindest eine zum Antrieb der Empfängereinheit (3) angetrieben ist.
daß bei einem aus Flansch- und Stegteilen bestehenden Fahrschienenquerschnitt an den beiden Seitenflächen (16) der Schiene (1) zumindest jeweils zwei in Schienenlängsrichtung beabstandete, vertikal drehgelagerte, zur Führung der Empfängereinheit (3) kraftbeaufschlagt anliegende Führungsrollen (17, 18) vorgesehen sind und
zumindest zwei in Schienenlängsrichtung beabstandete, auf der Lauffläche (8) der Schiene (1) abrollende, horizontal drehgelagerte Laufrollen (7) mit quer zur Schienenlängsrichtung ausgerichteter Drehachse, von denen zumindest eine zum Antrieb der Empfängereinheit (3) angetrieben ist.
13. System nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vertikale Höhe der Führungsrollen (17, 18) jeweils einzeln einstellbar ist.
14. System nach einem der Ansprüche 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Schienenlängsrichtung gesehen jeweils die vordere Laufrolle (7) hinter
den vorderen Führungsrollen (17, 18) angeordnet ist.
15. System nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand der Achsen der Laufrolle (7) und der unmittelbar benachbarten
Führungsrolle (17, 18), zwischen dem einfachen bis dreifachen
Führungsrollendurchmesser liegt.
16. System nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils auf einer Seite der Schiene (1) die Führungsrollen (17, 18) eine feste
Drehachse aufweisen und auf der anderen Seite der Schiene (1)
kraftbeaufschlagt an der Seitenfläche (16) anliegen.
17. System nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlage der Führungsrollen (17, 18) durch eine Federkraft bewirkt ist.
18. System nach einem der Ansprüche 12 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungsrollen (17, 18) in Pendelkugellagern gelagert sind.
19. System nach einem der Ansprüche 12 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungsrollen (17, 18) als Paare (17a, 18a) jeweils auf einem
gemeinsamen, sich in Schienenlängsrichtung erstreckenden Längsträger
angeordnet sind, der an der Empfängereinheit (3) angeordnet ist.
20. System nach einem der Ansprüche 12 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die Laufrollenlauffläche (19) mittig eine radiale Nut (20) eingeformt ist.
21. System nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Empfängereinheit (3) mit einem Sicherheitssystem zur Verhinderung von
Abstürzen des Systems bei stark verschlissenen Schienen versehen ist.
22. System nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sicherheitssystem zur Erfassung des Abstands eines Bezugspunktes
der Empfängereinheit (3) zur Schiene (1) zumindest einen Abstandssensor
aufweist.
23. System nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Vermessung von mindestens zwei in einer Ebene liegenden
Schienen der Laserstrahl (4) zerlegt ist in zwei senkrecht zueinander
verlaufende, horizontale Laserteilstrahlen (4a, 4b) zur Bestimmung der
Höhendifferenz der beiden Schienen (1).
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| DE19747872A DE19747872C2 (de) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | System für die Vermessung von Schienen, insbesondere Laufschienen für Krane, Regalbediengeräte, Laufradblöcke |
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