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Punktplanimaterartiges Gerät
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Die Erfindung betrifft ein punktplanimeterartiges Gerät mit orthogonalen
bzw. polaren Einsteilelementen, denen Vorrichtungen zur elektronischen Auswertung
zugeordnet sind.
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Zur VorgeschicErCar 1. Orthogonalpianimeter Bekannte Punktorthogonalplanimeter
zur Ermittlung des Flächeninhalts ebener Vielecke bestehen im Prinzip aus einem
X-Y- Meßtisch, bei dem die Stellung einer Einstellmarke (Einstellupe, Taststift
od.dgl.) am Sekundärarm sowie die Stellung des Sekundärarms am Basisarm mittels
Impulsgeber an die Steuereinheit gemeldet und von dort der Datenausgabe übermittelt
werden.
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Bei dem manuellen Anfahren und Positionieren der einzelnen Meßpunkte
mit diesen Vorrichtungen werden die Einstellmarke (Einstellupe, Taststift od.dgl.)
in Schienen des Sekundärarms in vertikaler Richtung, und der Sekundärarm wiederum
in Schienen des Basisarms in horizontaler Richtung, zwangsläufig geführt. Dabei
ist es ein Nachteil, daß von der einstellenden Hand nicht nur die Einstellmarke
(Einstellupe, Taststift od.dgl.) allein zu bewegen ist, sondern daß bei ihrer Einstellung
auch
noch die gesamte Masse der beweglichen Abtastapparatur mitgeschleppt bzw. -bewegt
werden muß.
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Dazu sind noch Reibungswiderstä.nde der in verschiedenen Achsrichtungen
wirkenden Führungselemente zu überwinden. Insbesondere unmittelbar an dem jeweils
zu positionierenden Punkt, wo naturgemäß feinste korrigierartige Einstellbewegungen
nötig sind, treten die besagten Nachteile stark hindernd in Erscheinung.
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Hinzu kommt, daß die Sicht auf die Rechenfigur durch den Sekundärarm
behindert wird.
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Ferner sind verschiedene Ausführungaformen von Abtasteinrichtungen
mit Lichtschranken bekannt, bei denen die Lichtschranken von Elektromotoren angetrieben
werden. Zum automatischen Nachfahren von Linien, insbesondere Kurven, sind diese
Lichtschranken als Fühlelemente senkrecht zur Abtastebene angeordnet.
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Die wesentlichen Nachteile der erwähnten Vorrichtungen lassen sich
gemäß einem weiteren, durch das deutsche Patent 19 40 221 geschützten Punktorthogonalplanimeter
mit X-Y-tIeßelementen und diesen zugeordneten Vorrichtungen zur elektronischen Auswertung
der Meßwerte, bei den Lichtschranken von Elektromotoren angetrieben werden, dadurch
beseitigen, daß zwei Lichtschranken, deren Lichtstrahlen senkrecht zueinander und
parallel zur Abtastebene angeordnet sind, durch Elektromotoren über die Abtastebene
bewegbar sind, und wobei ein von Hand zu bedienendes nadelförmiges Positionierelement
(unten kurz Positionierelement genannt) senkrecht zur Abtastebene auf die Meßpunkte
stellbar ist; mit folgenden Merkmalen: a) zwei rechtwinklig zueinander angeordnete,
miteinander verbundene Führungsschienen bilden die Ordinate bzw. Abszisse des zugrunde
gelegten Koordinatensystems, b) in den Führungsschienen sind durch je einen Elektromotor
Schieber hin- und herführbar,
c) auf den Schiebern sind Lichtsender
und diesen gegenüber Photozellenempfänger mittels U-förmiger Ausleger angeordnet,
und d) die Arbeitsstromkreise der Elektromotoren sind durch Lichtschrankenrelais
steuerbar.
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Die Anordnung der Photozellenempfänger am freien Ende von U-förmigen
Auslegern bei dem letztgenannten Punktorthogonalplanimeter hat sich jedoch insbesondere
infolge der starken Hebelwirkung als zu kopflastig und stoßempflindlich herausgestellt.
Zur Abhilfe wurde in der gleichen Patentschrift schon vorgeschlagen, die Photozellenempfänger
mittels zweier weiterer Elektromotoren entsprechend hin- und herzuführen. Dies ist
jedoch sowohl baulich sehr umfangreich und kompliziert als auch zu teuer. Ein zweiter
Vorschlag zur Abhilfe in der genannten Patentschrift zielt darauf hin, von jeglicher
Bewegung der Photozellenempfänger abzusehen und die Photozellen selbst langstreifig
(d.h. linealartig) zu wählen. Naturgemäß ist der Meßbereich dieser Punktorthogonalplanimeter
beengt; denn je länger eine Photozelle ausgeführt wird, um so schwächer ist bekanntlich
der durch den haarfeinen Lichtstrahl erzeugte, das Relais betätigende elektrische
Strom, der bei einer bestimmten Ausdehnung der Photozelle schließlich aufhört zu
fließen.
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Alle drei Ausführungen des bekannten Orthogonalplanimeters nach dem
deutschen Patent 19 40 221 sind so beschaffen, daß die Lichtstrahlen von den Lichtsendern
aus stets die gesamte Abtastfläche überqueren müssen, ehe sie die Photozellenempfänger
erreichen. Das hat zur Folge, daß die das Positionierelement bedienende Hand nicht
auf der Abtastfläche abgestützt werden kann, ohne den gesamten Meßvorgang zunichte
zu machen. Der größte Nachteil der besagten drei Ausführungen liegt somit darin,
daß die Hand des das Positionierelement Führenden stets in der Schwebe gehalten
werden muß, so daß Hand- und Armmuskeln dauernd angespannt werden,
was
naturgemäß zu deren Verkrampfung und baldigen Ermüdung der Bedienungsperson führt.
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Die obengenanten Nachteile des deutschen Patents 19 40 221 wiederum
lassen sich gemäß einem weiteren durch das deutsche Patent 24 57 409 geschützten
Punktorthogonalplanimeter mit X-Y-Meßelementen und diesen zugeordneten Vorrichtungen
zur elektronischen Auswertung der Meßwerte, bei dem zwei Lichtschranken, deren Lichtstrahlen
senkrecht zueinander und parallel zur Abtastebene angeordnet sind, über die Abtastebene
bewegbar sind, wobei ein von Hand zu bedienendes nadelförmiges Positionierelement
senkrecht zur Abtastebene auf die Meßpunkte der auszumessenden Fläche stellbar ist,
dadurch beseitigen, daß das nadelförmige Positionierelement entweder in Höhe der
von Elektromotoren in der X-Richtung und in der Y-Richtung längs der Abtastebene
bewegten Lichtsender der beiden Lichtschranken je einen Photozellenempfänger zum
Empfang der in der X- bzw. Richtung verlaufenden Lichtstrahlen aufweist, oder einen
Lichtsender zum Aussenden von zwei Lichtstrahlen in der X-Richtung bzw. in der Y-Richtung
besitzt, die von jeweils einem mit einem Elektromotor in der X-Richtung bzw. Y-Richtung
längs der Abtastebene bewegten Photozellenempfänger erfaßbar sind.
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II. Polar- und Linearplanimeter Bekannte Polarplanimeter zur Ermittlung
des Flächeninhaltes ebener Figuren bestehen im Prinzip aus einem um einen festen
Pol drehbaren Polelement (Polarm, Polplatte od.dgl.) und einem mit letzterem in
einem Gelenk verbundenen Fahrarm, an dessen Enden ein Fahrstift und eine Planimeterrolle
angebracht sind, Zur Entnahme des Flächeninhaltes von der Planimeterrolle wird die
Begrenzungslinie der Figur mit dem Fahrstift umfahren. Dabei bewegen sich das Gelenk
auf einem I(reis um den Pol und die Planimeterrolle auf
einem Kreis
um das Gelenk, so daß die Planimeterrolle je nach Art der Verschiebung teils gleitet,
teils abrollt.
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Ferner sind Linearplanimeter bekannt, welche Abwandlungen der Polarplanimeter
darstellen, bei denen der Pol im Unendlichen liegt, so daß das Gelenk beim Umfahren
einer Figur auf einer Geraden bewegt wird, wobei die Planimeterrolle ebenfalls teils
gleitet, teils abrollt.
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Ebenso ist ein zu letzterer Gruppe gehörendes elektronisches Scheibenrollplanimeter
bekannt, mit einer Zählscheibe, die auf der Achse der Planimeterrolle sitzt und
fotoelektrisch abgelesen wird und bei der die Drehbewegungen in Impulse umgewandelt
werden, wobei die Steuerungskontakte in der Nähe eines Zählgerätes angebracht sind.
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Bei Benutzung dieser bekannten Planimeter hat sich folgendes ergeben:
1. Wegen ihrer rollenden und gleitenden Bewegung arbeitet die Planimeterrolle nur
einwandfrei, wenn man mit dem Fahrstift die Figur in ganz langsamem Tempo umfährt;
2. bei der Bestimmung des Flächeninhalts von Vielecken wird die Umfahrung der gesamten
Flächenkontur als zu umständlich angesehen. Eine Punktumfahrung ist hier seit langem
zum Bedürfnis geworden; 3. die Schaltung der Steuerungskontakte ist noch zu umständlich.
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Letztere drei Nachteile lassen sich gemäß einem durch das deutsche
Patent 12 24 515 geschützten, auf bekannten Formeln der ebenen Trigonometrie beruhenden
Punktpolarplanimeter dadurch beseitigen, daß der Fahrarm um eine feste Achse drehbar
und in Ebenen, welche diese feste Achse enthalten, bezüglich seiner Länge verstellbar
angeordnet ist.
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III. Elektrooptische Nahbereichsentfernungsmesser Bekannte elektrooptische
Nahbereichsentfernungsmesser besitzen als Lichtquelle eine Lumineszenzdiode, deren
Strahlen am Streckenende von einem Reflektor zum Sendeobjektiv, das auch gleichzeitig
als Empfangsobjektiv dient, zurückgeworfen werden, wobei Strecken und Winkel der
Ablesung und Notierung bedürfen.
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Bei einer bekannten Weiterentwicklung registriert das Gerät die Meßwerte
automatisch, so daß sich Ablesen und Notieren erübrigen.
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Die elektronische Weitenmessung bei den Olympischen Spielen, erstmals
in München 1972 eingesetzt, ist auf der Basis eines Vermessungsinstrumentes letzterer
Art, dem ZEISS Reg Elta 14, als Sonderfall einer geodätischen Vermessung den Bedingungen
im Sport angepaßt worden. Es wurde damit nicht nur erreicht, die Bandmessung bei
den Wurfwettbewerben Speer, Diskus und Hammer durch ein anderes Verfahren zu ersetzen,
sondern auch die Meßergebnisse automatisch beim Kampfgericht und auf der Feldanzeigetafel
anzuzeigen, um manuelle Zwischenoperationen, die immer eine Fehlerquelle darstellen,
möglichst zu vermeiden und die Zeitspanne vom Wurf bis zur Anzeige zu verkürzen.
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Die dem gegenwartigen Stand der Technik entsprechenden Punktplanimeter
unter I. und II. haben sich im normalen zeichnerischen Bereich gut bewährt. Der
verhältnismäßig große Platzbedarf außerhalb der zu planimetrierenden Fläche fällt
hier nicht besonders ins Gewicht. Erst als man derartige Geräte auch für Gebilde
größeren Umfangs einzusetzen gedachte wie beisnieiswe,e ziim Hivakten Allo~
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fangreich und sperrig. So läßt sich hier das bei dem deutschen Patent 24 57 409
Ordinate und Abszisse bildende
tzweidimensionale Führungsstück
schwer handhaben und kaum ohne anzuecken transportieren, während bei dem Patent
12 24 515 der Fahrarm in gewissen Positionen weit über die zu vermessende Fläche
herausragt und andere Personen und Arbeiten in den Werkstätten behindert oder auch
selbst durch diese in seiner Funktion gestört wird.
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Wie aus III. ersichtlich, besteht auch weiterhin ein dringendes Bedürfnis,
die elektrooptische Nahbereichsentfernungsmessung, insbesondere für Zwecke des Sports,
voranzutreiben. Beim dargelegten derzeitigen Stand der Technik sind als manuelle
Verrichtungen nur noch die Markierung des Zielpunktes mittels eines Reflektors sowie
die Zielung mit dem Meßgerät verblieben. Zur Zeit wird hauptsächlich eine Automatisierung
der Zielung angestrebt.
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Das die vorstehenden Nachteile beseitigende und nunmehr sowohl für
kleine als auch große Flächen gleich gut verwendbare, rascher und unkomplizierter
arbeitende.sowie die Automatisierung in der elektrooptischen Nahbereichsentfernungsmessung
erweiternde punktplanimeterartige Gerät nach der Erfindung beruht im wesentlichen
auf bekannten Regeln der ebenen Trigonometrie. Die hierzu entwickelten jeweils zu
verwendenden Formeln sind in Sicht auf Fig. 1 nachstehend dargestellt.
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Aus der Dreiecks grundlinie c und den beiden anliegenden Winkelnut
und ß ergeben sich c tank ß (1) s = cosα (tanα + tanß ) c tanα
tanß (2) x = tanα + tanß c tanß (3) y = tanα + tanß In dem rechtwinkligen
Dreieck mit der Kathete y und dem Winkels α ist x = y tan Ot, (4) y Y (5)
cos 6
Das erfindungsgemäße Gerät hat die Lösung der Aufgabe zum
Gegenstand, die Elemente dieser wahlweise zu benutzenden Formeln zu ermitteln und
elektronisch auszuwerten.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein punktplani meterartiges
Gerät mit orthogonalen bzw. polaren Einstellelementen und diesen zugeordneten Vorrichtungen
zur elektronischen Auswertung der Meßwerte, bei dem Lichtschranken über die Abtastfläche
bewegbar angeordnet sind, wobei ein Positionierelement die Meßpunkte markiert und
Photozellenempfänger oder Lichtsender aufweist, vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens ein Photozellenempfänger oder mindestens
ein Lichtsender jedweds mittels eines Elektromotors um eine feste Achse beweg- und
einstellbar angeordnet ist.
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An Hand der Zeichnung sind drei einfache Ausführungsformen der Erfindung
näher erläutert. Es zeigt Fig. 2 die perspektivische Aufsicht des erfindungsgemäßen
punktplanimeterartigen Gerätes mit einem orthogonalen und einem polaren Einstellelements
Fig. 3 die perspektivische Aufsicht des erfindungsgemäßen punktplanimeterartigen
Gerätes mit zwei polaren Einstellelementen, Fig. 4 die perspektivische Aufsicht
des erfindung gemäßen punktplanimeterartigen Gerätes mit einem polaren Einstellelement
als Zieleinrichtung an einem elektrooptischen Nahbereichsentfernungsmesser.
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Zunächst wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung an
Hand der Fig. 2 beschrieben.
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In einer Schiene a ist ein Schieber b durch einen Elektromotor (nicht
dargestellt) hin- und herführbar.
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Auf dem Schieber b ist ein mittels einer podestartigen Platte n zweckentsprechend
erhöhter Lichtsender d, d' angeordnet, dessen Lichtstrahl h, h' in allen Stellungen
rechtwinklig zur Schiene a und parallel zur Abtastebene z bleibt. Die Schiene a
ist mit inem Ausleger versehen,
der einen Elektromotor e senkrecht
zur Abtastebene z hält, an dessen Rotorwelle g unten ein Lichtsender u, u' so befestigt
ist, daß sich bei laufendem Elektromotor e der Lichtstrahl o, o' um die Achse g
1 der Rotorwelle g bewegt und in allen Stellungen parallel zur Abtastebene z bleibt.
Der Elektromotor e kann sowohl für Vor-und Rücklauf eingerichtet sein - wobei sich
der Lichtstrahl o, o' über einem bestimmten Sektor der Abtastebene z bewegt -, als
auch für einen Umlauf in konstanter Richtung. Auf dem oberen Ende der Rotorwelle
g ist eine mit einem elektronischen Impulsmaßstab versehene Kreisscheibe i befestigt,
die um die Achse g 1 radial und mit dem Lichtsender u, u' synchron drehbar ist,
während der Halter k ein mit dem entsprechenden elektronischen Tastmittel versehenes
Ringstück 1 trägt. Das Positionierelement p ist mit zwei ringförmigen, der Höhe
der Lichtstrahlen h, h' bzw. o, ot entsprechenden Photozellenempfängern p 1, p 2
ausgestattet und auf einer transparenten Kreisscheibe p 3 so angeordnet, daß das
Positionierelement p bei Anliegen der transparenten Kreisscheibe p 3 an der Abtastebene
z senkrecht steht. Zur Positionierung befindet sich auf der Unterseite der transparenten
Kreisscheibe p 3 eine den Fußpunkt des Positionierelements p kennzeichnende Marke
p 4. Der bei Einfall der Lichtstrahlen h, o in den Photozellenempfängern p 1, p
2 fließende Strom betätigt die Arbeitsstromkreise der die Elektromotoren steuernden
Lichtschrankenrelais. Die Lichtschrankenrelais werden für die Dauer der Bestrahlung
angezogen - unten Stoppphase genannt -und halten die Elektromotoren an. Nach Herausnahme
der Photozellenempfänger p 1, p 2 aus den Lichtstrahlen h, o durch Versetzen des
Positionierelements p fallen die Lichtschrankenrelais wieder ab - unten Bewegungsphase
genannt -, so daß die Elektromotoren wieder laufen. In der Zeichnung ist die Stoppphase
mit den Lichtstrahlen h, o in Vollinie und die Bewegungsphase mit den Lichtstrahlen
h', ot punktiert dargestellt. Die betreffenden
Steuerungskontakte
der elektronischen Zähl-, Rechenwerke od.dgl. sind unmittelbar mit dem Halter p
5 des Positionierelements p gekoppelt, so daß die Schaltung der Stromkreise mittels
einer bekannten, nicht dargestellten Federtaste mit der Einstellung des Positionierelements
p zugleich erfolgen kann. Dabei ist das Positionierelement p mittels seines Halters
p 5 an einem spiralförmig federnd gewählten Stromkabel über dem Gerät aufgehängt.
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Bei der trigonometrischen Indikation der Gerätelemente nach Fig. 2
sei ausgegangen von einer in dem auf der Achse g 1 in Höhe der Lichtschranken h,
h' über der Abtastebene z liegenden Punkt g 2 beginnenden, zur Schiene a parallelen
Strecke m, die im Punkt t des Lichtstrahls h endet. Die Senkrechtprojektion dieser
Strecke m auf der Abtastebene z entspricht der Kathete y in Fig. 1, während die
Senkrechtprojektion des Reststücks v des Lichtstrahls h zwischen dem besagten Punkt
t und dem Photozellenempfänger p 1 die Kathete x darstellt. Die durch den Fußpunkt
g 3 der Achse g 1 und den durch die Marke p 4 gekennzeichneten Fußpunkt des Positionierelements
p begrenzte Senkrechtprojektion des Lichtstrahls o auf der Abtastebene z wiederum
entspricht der Hypotenuse s. Der elektronische Impulsmaßstab der Kreisscheibe i
mißt den Winkel und steht auf Nuli, wenn der Lichtstrahl o sich mit der Strecke
m deckt, während die elektronische Streckenmeßeinrichtung auf den Zusammenfall von
Punkt g 2 und t der Strecke m nullorientiert ist und somit stets den Wert y anzeigt.
Damit gehen bei einem rechtwinkligen Koordinatensystem, in dem wie in Abb. 2 die
Schiene a die Abszisse und der Fußpunkt g 3 der Achse g 1 den Nullpunkt bilden,
bei zweckentsprechendem Einsatz des Positionierelements p die Abszissen y der Punkte
P1, P2 ... P unmittelbar in den Elektronenn rechner ein, die Ordinaten x indessen
mittels der obigen Formel (5). Eine gegebenenfalls folgende Flächenberechnung beruht
auf der in der deutschen Patentschrift 24 57 409 angegebenen Formel für den Flächeninhalt
eines
Vierecks (s. Fig. 2)
Bei Ermittlung der Polarkoordinaten wiederum gehen die Winkels der Punkte P1, P2
... P unmittelbar in den Elektronenrechner ein und die Strecken 8 mittels der obigen
Formel (6). Hier gilt bei der Flächeninhaltsbarechnung eines Vielecks die in der
deutschen Patentschrift 1 224 515 angegebene Formel
Zum Ausmessen des Vielecks P1, P2 ... P (Fig. 2) n wird das über dem Gerät hängende
Positionierelement p zunächst auf P1 der Rechenfigur gesetzt und, nachdem die beiden
im Gang befindlichen Elektromotoren stillstehen, die Federtaste kurz heruntergedrückt.
Nunmehr wird das Positionierelement p nach P2 gebracht und aufgesetzt.
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Nach Stillstand der wieder laufenden Elektromotoren wird wiederum
die Federtaste gedrückt. Das gleiche geschieht in rechtsläufiger Folge bei allen
Eckpunkten der auszumessenden Figur. Bei der Begrenzung durch Kurven werden auf
diesen eine genügende Anzahl zweckentsprechend gewählter Punkte angemessen.
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Die Lichtsender d, u können sowohl mit einfachem als auch mit Maser-,
Laser-, infrarotem bzw. ultraviolettem Licht od.dgl. arbeiten. Ebenso ist die Verwendung
eines Isotopenstrahlers möglich.
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Die Stecker, Kabel, Schalter od.dgl. der Elektromotoren und diese
Motoren steuernde Relais sowie Vor- und Rücklauf-Vorrichtungen od.dgl. sind als
bekannt vorausgesetzt und in der Zeichnung nicht dargestellt. Um den Bauumfang klein
zu halten, ist möglichst von gedruckten Leitungen od.dgl. Gebrauch zu machen.
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Die zur Verdeutlichung der Grundidee lediglich im Schema dargestellte
Vorrichtung läßt naturgemäß noch die verschiedensten Madifizierungen konstruktiver
Art zu.
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So kann z.B. die Vorrichtung Markierungen aufweisen, mit denen die
Einpassung in ein bestimmtes rechtwinkliges Koordinatensystem (Gitternetz) der Karte
möglich ist.
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Anstatt der das Positionierelement p senkrecht ausrichtenden Kreisscheibe
p 3 ist die Verwendung einer Meßlupe möglich.
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Die Anzeige der Stoppphase der beiden Elektromotoren wird durch eine
bekannte Kontrollampe oder eine Schnarre möglich, die mit dem Anziehen des letzten
der beiden Relais Signal geben.
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Ferner ist es möglich, das Positionierelement p mittels Stecker am
Halter p 5 auswechselbar zu machen, so daß verbrauchte Photozellenempfänger sofort
wieder ersetzt werden können.
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Außerdem können oberhalb und unterhalb jedes Photozellenempfängers
je ein Kragen zum Schutz gegen Fremdlicht angeordnet werden.
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Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung geht aus Fig.
3 hervor.
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Die Schiene a besitzt zwei Ausleger f 1, f 2, die je einen Elektromotor
e 1, e 2 senkrecht zur Abtastebene z halten. An deren Rotorwellen g 11, g 21 sind
unten mit Röhrenblenden q 11, q 21 versehene Photozellenempfänger q 1, q 2 befestigt,
so daß sich bei laufenden Elektromotoren e 1, e 2 die haarfeinen Seelen der Röhrenblenden
q 11, ,q 21 und ihre Verlängerungen q 12, q 12' bzw.
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q 22, q 22' um die Achsen g 12, g 22 der Rotorwellen g 11, g 21 bewegen
und in allen Stellungen parallel zur Abtastebene z bleiben. Die Elektromotoren e
1, e 2 können sowohl für Vor- und Rücklauf eingerichtet sein, als auch für einen
Umlauf in konstanter Richtung. Auf den oberen Enden der Rotorwellen g 11, g 21 sind
mit elektrischen
Impulsmaßstäben versehene Kreisscheiben i 1,
i 2 installiert, die um die Achsen g 12, g 22 radial und mit den Photozellenempfängern
q 1, q 1 bzw. q 2, q 2' synchron drehbar sind, während die Halter k 1, k 2 mit entsprechenden
elektronischen Tastmitteln versehene Ringstücke 1 1, 1 2 tragen. Das Positionierelement
p besteht aus einem vakuumierten transparenten Glasrohr p 11, in welchem der linienförmige
Glühfaden p 12 angeordnet ist.
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Erscheint der Glühfaden p 12 in den Sichtlinien der Photozellenempfänger
q 1 bzw. q 2, so werden die Lichtschrankenrelais angezogen - unten Stoppphase genannt
-und halten die Elektromotoren e 1, e 2 an. Nach Herausnahme des Glühfadens p 12
aus den Sichtlinien der Photozellenempfänger q 1 bzw. q 2 durch Weitersetzen des
Positionierelements p fallen die Lichtschrankenrelais wieder ab - unten Bewegungsphase
genannt -, so daß die Elektromotoren e 1, e 2 wieder laufen. In der Zeichnung ist
die Stoppphase mit den Lichtstrahlen q 12, q 22 in Vollinie und die Bewegungsphase
mit den Lichtstrahlen q 12', q 22' punktiert dargestellt. Bei der trigonometrischen
Indikation der Gerätelemente nach Fig. 3 sei ausgegangen von der der Grundlinie
c des Dreiecks in Abb. 1 entsprechenden Gerätkonstanten, die durch die Verbindungslinie
der durch die Lichtstrahlen q 12, q 22 mit den Achsen g 12, g 22 gebildeten Schnittpunkte
g 13, g 23 gegeben ist. Die durch die Gerätkonstante und die vom Lichtpunkt p 14
des Glühfadens p 12 ausgehenden Lichtstrahlen q 12 bzw. q 22 gebildeten Winkel indessen
entsprechen den Winkelnut bzw. n des Dreiecks nach Abb.1.
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Damit sind auch die Voraussetzungen der ebenfalls in das Gerät einzubringenden,
zu den Werten s, x und y führenden obigen Formeln (1), (2) und (3) gegeben.
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Die Anwendung der Vorrichtung ergibt sich aus der obigen Beschreibung
der ersten Ausführung des erfindung gemäßen Punktorthogonalplanimeters.
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Benutzt man Photozellenempfänger q 1, q 2 höchster
Empfindlichkeit
und verstärkt ihre Wirkung hochgradig, so wird auch anstatt eines Glühfadens p 12
eine weiß gefärbte opiernadel mit vorzugsweise phosphoreszierender Wirkung die Photozellenempfänger
q 1, q 2 zweckentsprechend beeinflussen.
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Zur Gestaltung einer für den Gegenstand der Erfindung vorzuschlagenden
Zusatzeinrichtung zum Fixieren der "Mitte des Lichtpunktes p 14 des Positionierelementes
p geben Schaltungen sogenannter Linienverfolger Aufschluß, welche zum automatischen
Nachfahren der "}mitte" von Linien, insbesondere Kurven, Lichtschranken als Fühlelemente
senkrecht zur Abtastebene besitzen.
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Wird weiter in Betracht gezogen, daß eine Linie aus einer Reihe aneinander
gefügter Punkte besteht, so läßt sich denken, daß bei Verfolgung einer Linie mit
dem Positionierelement p und entsprechend gleichlaufendem Lichtpunkt p 14, bei Einsatz
von Mitteln der angeführten Linienverfolger, ebenfalls der Nachlauf der an den Elektromotoren
e 1, e 2 angeordneten Photozellenempfänger p 1, q 2 erreicht werden kann, Die Darstellung
der elektronischen Winkelmeßeinrichtungen ist rein symbolischer Art. Hier stehen
in der Technik naturgemäß die verschiedensten Systeme zur Wahl.
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So können beispielsweise die entsprechenden Bauteile des Coradi-Digimeter
oder auch die des Zeiss-Reg Elta 14 unverändert in das Gerät eingefügt werden.
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Hinsichtlich des elektrischen Stromes für den Glühfaden p 12 sei
bemerkt, daß dieser sowohl dem allgemeinen Leitungsnetz als auch Stabbatterien,
die in dem Halter p 13 unterzubringen sind, entnommen werden kann. Letztere Anordnung
hat den Vorteil, daß das Positionierelement p vollkommen frei (d.h. ohne Kabelbehinderung)
gehandhabt werden kann, vorausgesetzt allerdings, daß die am Halter p 5 des Positionierelements
p für die Schaltung der Stromkreise der elektronischen Zähl-Rechenwerke o.dgl.
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vorgesehene Schaltung entfällt und durch eine entsprechende
Fußschaltung
ersetzt wird.
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Indessen ist für die Benutzung der Erfindung bei der Nahbereichsentfernungsmessung,
beispielsweise zur Weitenmessung im Sport - hier befindet sich die Bedienungsperson
naturgemäß am Ziel, weitab vom eigentlichen Meßgerät -, zur Schaltung eine nicht
dargestellte drahtlose Fernsteuerung bekannter Art vorgesehen. Zur Anzeige des Ziels
kann ein Fluchtstab Verwendung finden, der an seinem unteren Ende - über der Spitze
- einen transparenten Kunststoffrohrabschnitt besitzt, in dem das Positionierelement
p konzentrisch angeordnet ist. Die den Glühfaden speisenden Batterien sind zweckmäßig
ebenfalls im Fluchtstab unterzubringen. Anstatt der das Positionierelement p senkrecht
ausrichtenden Kreisscheibe p 3 kann ein weiterer transparenter Kunststoffrohrabschnitt
mit Pendel gemäß dem deutschen Patent 21 52 855 vorgesehen sein. Aber eine einfache
Dosenlibelle könnte vielleicht auch genügen.
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Da bei der Weitenmessung im Sport (siehe auch Abb.4) der Standpunkt
des Gerätes nicht verändert zu werden braucht, kann hierbei die Schiene a entfallen,
indessen die beiden MeB- und Einstellvorrichtungen auf im Erdreich fest verankerten
Sockelelementen - beispielsweise Eisenrohren, Steinpfeilern od.dgl. - angeordnet
werden, derart, daß die Seelen q 12, q 22 der Photozellenempfänger q 1, q 2 die
Abtastebene z in geringer Höhe überstreichen.
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Das Beispiel nach Fig. 4 zeigt die Wurfweitenmessung beim Sport.
Hierbei ist das Computertachimeter i 3 (Zeiss-Reg Elta 14) auf der Rotorwelle g
31 des auf einem Sockelelement senkrecht in das Erdreich eingelassenen Elektromotors
e 3 angeordnet. Der Photozellenempfänger q 3 ist an dem auf Vertikalnull fest eingestellten
Entfernungsmeßrohr A unten so befestigt, daß die Seele q 32 parallel zum Rasen verläuft.
An der Höhe der Seele q 32 ist das als Ziel dienende, den Glühfaden p 12
enthaltende
Positionierelement p orientiert, über dem wiederum das der Entfernungsmessung dienende
Tripelprisma R angeordnet ist. Der den Glühfaden p 12 speisende Stromkreis ist in
der Grundstellung offen und der Glühfaden p 12 tot. Mit Herunterdrücken einer nicht
dargestellten, auf eine federnde Lamelle einwirkenden Drucktaste kann der Stromkreis
geschlossen werden, so daß der Glühfaden p 12 leuchtet. Erscheint nun der Glühfaden
p 12 in der Sichtlinie q 32 (in Fig. 4 dargestellt) des sich mit dem Elektromotor
e 3 drehenden Photozellenempfängers q 3, so wird das Lichtschrankenrelais angezogen
und damit der Elektromotor e 3 angehalten. Das Lichtschrankenrelais schaltet über
weitere Relais ferner die Steuerungpkontakte der Entfernungsmeßeinrichtung und der
Zähl- und Rechenwerke. Mit Freigabe der Drucktaste erlischt der Glühfaden p 12,
so daß das Lichtschrankenrelais abfällt und der Elektromotor e 3 wieder läuft. Die
innerhalb des Wurfsektors W1 liegende Wurfweite W2 wird nach der bekannten Spannmaßmessung
ermittelt.
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Das Meßverfahren soll kurz erläutert werden. Von dem Instrumentenstandpunkt
I(X=O, Y=O) aus werden vor dem Wettkampf die Koordinaten X, YW des Wurfkreismittelpunktes
W in einem örtlichen System ermittelt und im Rechner gespeichert. Beim Wettkampf
markiert der Kampfrichter die Einschlagstelle w von Hammer, Diskus oder Speer mit
senkrecht gestelltem Positionierelement p, derart, daß das Tripelprisma R zum Instrumentenstandpunkt
I hinzeigt.
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Durch Betätigung der Drucktaste am Positionierelement p werden im
Rechner die Koordinaten XRYR aus Richtung d R und Strecke E (=q 32 bzw. SR) unmittelbar
gewonnen. Die Wurfweite W2, ermittelt aus der Koordinatendifferenz zum Wurfkreismittelpunkt
W, wird dann wenig später am Kampfrichterschaltpult K angezeigt und durch Knopfdruck
auf die Anzeigetafel Z übertragen. Die Simultanmessung erfolgt zweckmäßig mit einer
Vorrichtung gemäß Fig. 3 oder einem weiteren Gerät Zeiss-Reg Elta 14.
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Während bei Verwendung des Gerätes Zeiss-Reg Elta 14 die Streckenmessung
elektrooptisch vorgenommen wird, kann diese auch gemäß dem Gerät Wekometer mittels
Ultraschall erfolgen. Auch letztere Ausführung kann der Simultanmessung dienen.
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Hinsichtlich des Positionierelements p sei bemerkt, daß auch umgekehrt
anstatt des Glühfadens p 12 ein röhrenförmiger Photozellenempfänger eingesetzt werden
kann, wobei in den Stromkreis eine Federtaste eingefügt ist.
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Diese besitzt eine federnde, elektrisch leitende Lamelle, in deren
Ruhestellung der Stromkreis offen und bei deren Herunterdrücken mit der Federtaste
der Stromkreis geschlossen ist, so daß bei Einfall des vom Lichtsender (am Entfernungsmeßrohr
A angeordnet) ausgehenden Lichtstrahls in den Photozellenempfänger das Lichtschrankenrelais
anzieht. Hierdurch wird ein am Positionierelement p zweckentsprechend angeordneter
Sender einer Funksteuerung eingeschaltet, deren am Entfernungsmeßgerät A angebrachter
Empfänger in einer Kettenreaktion den Elektromotor e 3 anhält, die Eutfernungsmessung
in Gang setzt und sodann die Überführung der Winkel- und Streckenwerte in den Rechner
L bewirkt. Die hier ermittelte Wurfweite W 2 wird alsdann am Kampfrichterpult L
angezeigt und durch Knopfdruck auf die Anzeigetafel Z übertragen. Bei Wiederloslassen
der Federtaste geht die federnde, elektrisch leitende Lamelle in die Ruhestellung
zurück und das Lichtschrankenrelais fällt wieder ab, so daß die Funksteuerung ausgeschaltet
wird und die folgenden Schaltelemente in ihre Ausgangsstellung-zurückgehen womit
die Vorrichtung aufs neue einsatzbereit ist.
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Es sei bemerkt, daß die vorstehenden zwei Ausführungen der Erfindung;
deren Anwendung im Gelände gezeigt wird, auch zum Ausmessen und Kontrollieren von
Platten od.dgl. benutzt werden können.
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Aber auch ein Einsatz im zeichnerischen Bereich ist möglich. Dabei
ist zur Positionierung vorzugsweise eine
an der Unterseite mit
einer Einstellmarke p 4 versehene transparente Kreisscheibe p 3 vorgesehen, die
von einem Metallband eingefaßt wird, das seitlich als Handhabe ausgebildet ist und
dann nach oben in einen das Positionierelement p frei tragenden Halter übergeht.
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Die Fig. 4 zeigt die Anwendung der Erfindung speziell bei der Weitenmessung
im Sport, bei der die Meßfläche vollkommen plan ist. Die Erfindung kann aber auch
ganz allgemein im landmesserischen Vermessungswesen in Gelände mit geringen Höhenunterschieden
angewandt werden, wenn das Meßgerät mitsamt dem Motor auf einem herkömmlichen Stativ
angebracht wird. Das Positionierelement p wird dabei vorzugsweise aus einem Glühfaden
p 12 in etwa doppelter Höhe des Meßgerätes gebildet, der auf einer Latte angebracht
ist, die unten eine dem Glühfaden p 12 entsprechende Fußpunktmarkierung aufweist.
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Für Gelände mit größeren Höhenunterschieden wird vorgeschlagen, das
den Photozellenempfänger tragende Entfernungsmeßrohr mittels eines durch ein Schaltgerät
fernzusteuernden weiteren Elektromotors auch um die Kippachse drehbar einzurichten.
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Für die Beurteilung der Patentfähigkeit in Betracht gezogene Druckschriften:
DT - PS 2 457 409 DT - PS 2 152 855 DT - PS 1 940 221 DT - PS 1 224 515 DT - PS
847 353 DL - PS 62 923 Vermessungstechnische Rundschau, 1960, H. 10, S. 369 u. 370
Elektronik, 1968, H. 10, S. 293-296 Allgemeine Vermessungsnachrichten, 1968, H.
9, s. 416, Zeile 5-8 DMB DMC DMR, Coradi Digimeter, Elektronisches Koordinatenmeßgerät,
Prospekt d. Fa. G. Coradi, Zürich, Schweiz Zeitschrift für Vermessungswesen, 1976,
H. 11, s, 492-495 Elektronische Tachymeter SM 11 Reg Elta 14, Prospekt d. Fa. Zeiss,
Oberkochen, S, 8-11 Wekometer, Prospekt d. Fa. Hansa Metallwarengesellschaft m.b.H.
Thiessen & Hager, Hamburg