169642. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés alagút profilok automatikus mérésére
3 169642 4 ezt követően kiértékeljük. Abban az esetben, hogyha az alagút-profil egy előre meghatározott értékű túllépést mutat, akkor a berendezés olyan jelet ad, hogy csak bizonyos értékek felrajzolása szükséges. A berendezést a leíráshoz mellékelt rajzok révén részletesen is megmagyarázzuk. A rajzokon az 1. ábra az optikai berendezést vázlatosan mutatja be, a 2. ábrán a mérőtárcsát látjuk, a 3. ábra a berendezés elektronikus kapcsolási elrendezését szemlélteti, a 4. ábra pedig a berendezésnek vasúti kocsira történő felszerelését és a hozzátartozó nagyobb számú fényforrás elrendezését szintén vázlatosan mutatja be. Az 1 lézerberendezés, amely gázlézer, lehet például egy kis teljesítményű He-Ne-lézer (1 mW teljesítményű, hogy az emberi szemet ne veszélyeztesse). Ez a lézerberendezés egy irányban 2 sugarat bocsát ki, amely az alagút 3 hossztengelyére merőleges. A sugár az alagút 5 falát a 4 pontban éri és ott egy 4a fényfoltot képez. A 4a fényfolt 8 képét egy meghatározott f fókusztávolságú 7 optikai rendszer a 9 tárcsára vetíti, melynek 3a tengelye az alagút 3 hossztengelyével egybeesik. A 10 interferenciaszűrő minden egyéb zavaró fényt kiszűr, amely akár az alagút, akár egyéb műszermegvilágító fényforrástól érkezne és csak a 6 visszavert lézersugarat bocsátja keresztül. A 4a fényfolt leképzése útján — amit ismert karakterisztikájú optikai műszer hajt végre — mód van arra, hogy az R méretet, amely nem egyéb, mint az alagút 3 tengelye és a 4 pont közötti távolság — egy olyan R' távolság méretére vezessük vissza, amely a fényfolt 8 képe és a tárcsa, illetve az alagút tengelye között van. Ezt az alábbi optikai-geometriai összefüggés szerint írhatjuk fel: R' _ p' , 1 11 R p p p' f amely kifejezésben az f jelenti a 7 optikai rendszer ismert fókusztávolságát, p pedig az 1 lézer 2 sugara és a 7 optikai rendszer közötti ismert távolságot, p' jelenti a 7 optikai rendszer és a 9 tárcsa között a gyújtósíkban mért ismert távolságot, R' jelenti a tárcsa, illetve az alagút tengelye és a fényfolt 8 képe közötti távolságot, az R pedig az alagút 3 hossztengelye és a 4 pont közötti keresett távolság jelölésére szolgál. Mivel az f, p és p' konstans értékűek és ismertek, az R' mérése alapján az R távolság könnyen kiszámítható. A találmány szerinti megoldásnak megfelelő berendezés segítségével mód van arra, hogy az R'-értékét a 9 tárcsa segítségével automatikusan mérhessük. Ezen a tárcsán (lásd a 2. ábrát) egy spirálalakú 11 hasíték, egy 12 referencianyílás és számos olyan, további 13 nyílás van kialakítva, amelyek a tárcsa kerületén egyenlően vannak elosztva. A tárcsát igen nagy sebességgel egy M motor (lásd a 3. ábrát) forgatja. A spirálalakú 11 hasíték oly módon van kialakítva, hogy a 9 tárcsa középpontján átmenő 3a tengelytől (amely egyébként az alagút 3 hossztengelyével esik egybe) a fényfolt 8 képéig mért R' távolság, valamint all ha-5 sítek egyes pontjaitól a tárcsa kerületi 13 nyílásain átmenő 14 sugáron mért távolságai között — ha a számlálást a 12 referencianyílásnál kezdjük — lineáris összefüggés van. Ez azt jelenti, hogy egy távolság mérését egy bizonyos számú nyíláson átmenő fénysugár méré-10 sere lehet visszavezetni. A nyílásokat a következőképpen számláljuk: ha a tárcsa forog, a 18 fotocellán akkor jelenik meg a jel, amikor a 12 referencianyílás a 17 fényforrás elé kerül. Ez a jel egy 20 számlálót indít. Valahányszor 15 valamelyik kerületi 13 nyílás a 15 fényforrás és a 16 fotocella közé kerül, a számláló egy egységgel visszalép. Ha a 8 kép a spirálalakú 11 hasítékkal szemben van, akkor a gyenge fényjel áthatol a hasítékon, majd egy 19 fénytöbbszöröző útján felerősödik. Ennek kimenőjele 20 a 20 számlálót megállítja. A 9 tárcsa és a tárcsát meghajtó M motor, továbbá a fotocella, fényforrás és fénysokszorozó által alkotott szerkezeti egységek az optikai és elektronikus képkiértékelőt alkotják. A 9 tárcsán kialakított rések geometriájának helyes megválasztása 25 révén mód van arra, hogy a 20 számláló közvetlenül az R távolságot jelezze ki egy meghatározott értékrendszernek megfelelően, például úgy, hogy egy impulzus 1 cm-t, vagy egy impulzus 1 mm-t jelent. A berendezés lehetővé teszi azt, hogy olyan mérést 30 végezzünk, melynek során az alagút belső felületét adott számú pontokon meg lehet mérni. A mérési pontok hosszúság-egységre eső száma a tárcsa forgási sebességétől és a berendezésnek az alagútban történő előrehaladási sebességétől függ. Ha például olyan mo-35 tort alkalmazunk, amelynek percenkénti fordulatszáma 6000, és a berendezés 30 km/óra sebességgel halad előre, akkor minden 10 cm-en van mérési pont. Ha egy alagutat kell vizsgálni, akkor nem elégszünk meg azzal, hogy csak néhány szakasz felületét határozzuk meg, 40 mert fontos érdek fűződik ahhoz is, hogy egy időben sok ponton mérjünk, mert ez által az alagút keresztirányú profilját is meg tudjuk pontosan határozni. Ennek elérése érdekében elegendő az, hogyha a fényforrások számát megtöbbszörözzük, s ugyanígy több 45 motort, fotocellát és fénysokszorozót alkalmazunk, Elméletileg elképzelhető az is, hogy egyetlen, nagyobb teljesítményű lézert alkalmazunk és megfelelő optikai berendezés révén a sugarak számát többszörözzük. Biztonsági okokból azonban előnyös az, hogy sugaran-50 ként egy lézerberendezést alkalmazunk oly módon, amint a 4. ábrán látjuk. Eszerint a 21 elrendezésbe n-számú L... Ln lézert építünk be, melyek az alagút 3 tengelyére merőlegesen vannak elhelyezve. Az Sj.-.S,, fényfoltokat, amelyek a sugaraknak az 55 alagút 5 falával való találkozási helyén keletkeznek és ahol mindegyik fényfolt egy-egy hosszirányú Pj... Pn profilpontot képez, a 7 optikai rendszer és egy 10 interferenciaszűrő képezi le a 9 tárcsára, míg az Rj... Rn távolságértékek a lézersugaraknak az alagút falával tör^ 60 ténő találkozási helye és az alagút tengelye közötti távolságot adják meg. Az optikai rendszer egy 22 tartóra van szerelve, amely a 23 vasúti kocsira van rögzítve. A 24 elektronikus berendezés (ebben a 15, 17 fényforrás, 18 fotocella, 19 fénysokszorozó és 20 szám-65 láló vannak elrendezve) továbbá az M motor közvet-2
