Marktstudie zu Sensoren für Neigungsmesser zur Objektbeobachtung im Rheinischen Braunkohlerevier
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Udo Schoberth
- Abgabedatum: Januar 1998
- Umfang: 72 Seiten
- Dateigröße: 1,9 MB
- Note: 1,0
- Institution / Hochschule: Technische Universität Darmstadt Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-3144-0
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-3144-0 P - ISBN (CD) :978-3-8324-3144-0 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Schoberth, Udo Januar 1998: Marktstudie zu Sensoren für Neigungsmesser zur Objektbeobachtung im Rheinischen Braunkohlerevier, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: Vermessung, Objektüberwachung, Neigungsmesser, Braunkohle
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Diplomarbeit von Udo Schoberth
Zusammenfassung:
Die Bedeutung elektronischer Neigungsmessgeräte in der heutigen Geodäsie nimmt immer mehr zu. Dies reicht vom Einsatz als „elektronische Libelle“ in geodätischen Geräten bis zur präzisen Objektüberwachung. Besonders die Möglichkeit der automatischen Datenregistrierung bzw. -übertragung über lange Zeiträume und die hohen erreichbaren Genauigkeiten, mit zum Teil sehr kleinen Geräten, haben zu dieser Entwicklung beigetragen.
Aber natürlich haben auch die besten Systeme ihre Nachteile. Im Falle der Neigungssensoren sind dies insbesondere die bei langen Beobachtungszeiten auftretenden Driften. Diesen Umstand sollte man immer im Auge behalten, wenn man sich für den Einsatz solcher Systeme entscheidet.
Das Ziel dieser Diplomarbeit ist es, einen umfassenden Überblick über das Angebot an Neigungssensoren auf dem Markt zu schaffen. Diese Sammlung erhebt natürlich keinen Anspruch auf Vollständigkeit und beinhaltet sowohl sehr einfache, billige Sensoren, die für den geodätischen Bereich sicherlich unzureichend sind, als auch hochpräzise Meßsysteme wie sie schon seit einigen Jahren im Einsatz sind.
Die Informationen, die zu dieser Markt- und Machbarkeitsstudie herangezogen wurden beziehen sich hauptsächlich auf Herstellerangaben, die den Informationsbroschüren der Firmen entnommen sind. Dabei ist zu beachten, dass diese Angaben im Rahmen dieser Arbeit nicht überprüft wurden und teilweise sicherlich auch kritisch zu betrachten sind. In einigen wenigen Ausnahmefällen werde ich mich aber auch auf Informationen aus der einschlägigen Literatur beziehen, da trotz intensiver Bemühungen, von einigen Firmen keine Informationen zu erlangen waren.
Ausgangspunkt für diese Arbeit war das Anliegen der Firma RHEINBRAUN AG, Köln, Teile der von ihnen durchgeführten Überwachungsmessungen im Umfeld der Braunkohletagebaue zu automatisieren und somit wirtschaftlicher zu gestalten. In diesem Zusammenhang stellen Neigungssensoren eine Ansatzmöglichkeit dar. Um überhaupt einen wirtschaftlich vertretbaren Lösungsansatz erarbeiten zu können, ist es eben unumgänglich zunächst einen Überblick über die verfügbaren Geräte zu schaffen.
Im Verlaufe dieser Arbeit wird aber nicht nur ein Marktüberblick erstellt, sondern es werden auch die verschiedenen technischen Ansätze, mit denen Neigungen gemessen werden können erläutert und schließlich auch konkrete Einsatzvarianten dieser Geräte aufgezeigt. In diesem Zusammenhang werde ich dann auch konkrete Geräte, die mir geeignet erscheinen ansprechen.
Im Zuge dieser Arbeit entstand auch eine Datenbank, in der alle gefundenen Sensoren verzeichnet sind (Stand Dez. 1997). Diese kann gesondert beim Autor dieser Arbeit bezogen werden.
Inhaltsverzeichnis:
| 1. | Einleitung | 6 |
| 2. | Verfahren elektronischer Neigungsmessung | 8 |
| 2.1 | Elektrolytlibellen | 9 |
| 2.1.1 | Elektrolytlibelle mit Stabelektrode | 9 |
| 2.1.2 | Elektrolytlibelle mit Streifenelektrode | 10 |
| 2.1.3 | Tiltmeter Modell 701-2 | 10 |
| 2.1.4 | Technik der HL-Planartechnik | 11 |
| 2.1.5 | Technik der TWK-Elektronik GmbH | 12 |
| 2.2 | Kapazitive Flüssigkeitsneigungssensoren | 13 |
| 2.2.1 | Einachsiales Elektronisches Inklinometer von Lucas Schaevitz (AccuStar) | 13 |
| 2.2.2 | Zweiachsiales Elektronisches Inklinometer von Lucas Schaevitz (AccuStar II) | 13 |
| 2.3 | Pendelneigungsmesser | 14 |
| 2.3.1 | Elektronische Libelle TALYVEL | 14 |
| 2.3.2 | SCHAEVITZ-Inklinometer | 15 |
| 2.3.3 | Elektronisches Nivelliergerät NIVELTRONIC | 17 |
| 2.3.4 | ZEROTRONIC Sensor | 18 |
| 2.3.5 | Servo Beschleunigungs- und Neigungsaufnehmer von WUNTRONIC | 19 |
| 2.3.6 | ASKANIA-Bohrlochneigungsmesser | 20 |
| 2.4 | Beschleunigungssensoren als Neigungsmesser | 22 |
| 2.4.1 | Selbstkalibrierender Neigungsmesser ROTLEVEL | 22 |
| 2.5 | Optoelektronischer Neigungssensor NIVEL20 | 24 |
| 2.6 | Fernneigungsmesser nach dem Prinzip der schwingenden Saite | 25 |
| 3. | Langzeitstabilität | 28 |
| 3.1 | Nullpunktfehler | 29 |
| 3.2 | Querneigungseinflüsse | 29 |
| 3.3 | Temperatureinflüsse | 30 |
| 4. | Einsatzmöglichkeiten | 31 |
| 4.1 | Mögliche Einsatzbereiche bei der RHEINBRAUN AG | 31 |
| 4.2 | Transportable Geräte | 32 |
| 4.2.1 | Systemvorschlag der iMAR GmbH, St. Ingbert | 32 |
| 4.2.2 | NIVELTRONIC | 33 |
| 4.2.3 | Minilevel NT | 33 |
| 4.2.4 | Leveltronic NT | 34 |
| 4.2.5 | NIVEL20 | 35 |
| 4.2.6 | Modell 800P | 35 |
| 4.2.7 | TALYVEL 4 Elektronische Libelle | 36 |
| 4.3 | Meßbalkensysteme | 38 |
| 4.3.1 | Elektro-Level Meßbalken System | 38 |
| 4.3.2 | EIS: Tilt Beam System | 39 |
| 4.3.3 | CLINO-25 | 40 |
| 4.3.4 | Entwicklungsmöglichkeiten | 41 |
| 4.4 | Fest installierte Geräte | 43 |
| 4.4.1 | Applied Geomechanics, Inc | 43 |
| 4.4.2 | Leica AG | 44 |
| 4.4.3 | DMT | 45 |
| 4.4.4 | WYLER AG | 46 |
| 4.4.5 | Taylor Hobson | 47 |
| 4.4.6 | HL-Planartechnik | 47 |
| 4.5 | Bohrloch-Inklinometer | 48 |
| 4.5.1 | Mobile Bohrlochsonden | 49 |
| 4.5.2 | Fest installierte Bohrlochsonden | 50 |
| 5. | Neigungssensoren-Datenbank | 52 |
| 5.1 | Aufbau der Datenbank | 52 |
| 5.2 | Anwendungsmöglichkeiten der Datenbank | 54 |
| 5.2.1 | Informationsgehalt der Formulare | 54 |
| 5.2.2 | Benutzung der Datenbank | 55 |
| 5.2.2.1 | Das „Sensoren Abfage“-Formular | 56 |
| 5.2.2.2 | Das „Neigungssensoren-Hersteller“-Formular | 58 |
| 5.2.2.3 | Berichte | 59 |
| 6. | Schlussbemerkungen | 60 |
| 7. | Literaturverzeichnis | 62 |
| 8. | Anlage |
4.2.5. NIVEL20 Das technische Konzept des NIVEL20 von Leica wurde bereits in Kapitel 2.5. erläutert. Da es sich bei dem NIVEL20 im Gegensatz zu den bisher aufgezeigten Systemen um einen zweiachsigen Sensor handelt, benötigt man erheblich weniger Meßvorgänge, da Nachjustierungen und doppelte Positionierungen für beide Achsrichtungen entfallen. Im Bereich der Ebenheitsmessungen war es durch den Einsatz des NIVEL20 möglich die Prüfzeiten um 50 bis 80 % zu reduzieren. Das NIVEL20-System ist sowohl für den stationären, wie auch für den mobilen Einsatz geeignet. Je nach Sensortyp steht entweder eine RS232-, eine RS485Schnittstelle oder aber auch ein analoger Ausgang zu Verfügung. Damit ist die Möglichkeit gegeben, im Bereich der Überwachungs- und Einrichtungsmessung kontinuierliche Sensordaten in Echtzeit zur Verfügung zu haben. In Zusammenhang mit dem Programm SOPOM sind Überwachungsmessungen leicht zu realisieren. Die sensorspezifische Adressierung erlaubt in einer seriellen RS485 Systemkonfiguration den Anschluß von bis zu 32 NIVEL20-Sensoren (erweiterbar bis 128 NIVEL20-Sensoren). Ferner besteht die Möglichkeit mit pcAnywhere® und einem Modem einen Datenaustausch zwischen verschiedenen Meßorten und Büro herzustellen. Sollte an bestimmten Meßstationen kein Telefonanschluß vorhanden sein, besteht die Möglichkeit, eine Echtzeitverbindung mittels Radiokommunikation herzustellen. Der Preis des Sensors beträgt etwa 5.500,- DM, das Zubehör, bestehend aus Handbuch, Software, Kabel, Stromversorgung usw., kostet zusätzlich etwa 15.000,DM. Sollte eine Fernbedienung gewünscht werden, betragen die Kosten hierfür etwa 1.700,- DM. Die von Leica angebotenen Basisplatten für die NIVEL20-Sensoren kosten um 800,- DM. [...]
4.2.3. Minilevel NT Das Minilevel NT ist speziell für den Einsatz von Präzisionsmessungen kleiner Winkel geeignet. Dazu gehören die Ebenheitsmessung von Mess- und Kontrollplatten oder die Vermessung der Geometrieeigenschaften an Maschinen aller Art. Es ist in zwei verschiedenen Ausführungen erhältlich: 0.2 arcsecInstrument und 1 acrsec-Instrument. Jedes Gerät verfügt über eine LED-Digitalanzeige und man kann zwischen zwei Meßbereichen wählen (0.2 arcsec-Instrument: Empfindlichkeit: 2´´ oder 0.2´´; 1 arcsec-Instrument: Empfindlichkeit: 10´´ oder 1´´). Es besteht die Möglichkeit eine präzise Nullpunktjustierung durchzuführen. Wichtig für den praktischen Einsatz sind der analoge Ausgang und die RS485Schnittstelle. Sie erlauben den Anschluß von Anzeigegeräten (z.B.: Levelmeter 2000) oder eines PCs mit entsprechender Auswertesoftware. Betrieben wird das Gerät mit handelsüblichen 1.5 V-Batterien. Der Preis für das Gerät liegt bei etwa 6.500,- DM. Ebenso wie beim NIVELTRONIC sind keine Refernzplatten seitens des Herstellers bekannt. [...]
4.2.2. NIVELTRONIC Das NIVELTRONIC ist ein Präzisionsinstrument für das Ausrichten und Prüfen von horizontalen und vertikalen Ebenen und Zylindern. Die Funktionsweise wurde bereits in Kapitel 2.3.3. erläutert. Es ist mit einer elektronischen Meßeinheit ausgestattet, die die Abweichung von der Waagrechten oder Senkrechten erfaßt und die Meßwerte auf einem Galvanometer zur Anzeige bringt. Die Meßeinheit und das Anzeigegerät sind in die Meßbasis, einen starren Gußkörper mit präzise gearbeiteten Auflageflächen, eingebaut. Die Speisung erfolgt über eine handelsübliche Batterie mit mehr als 1000 Stunden Betriebsdauer. Ein isolierter Tragegriff bewirkt, daß die Handwärme nicht auf den Gerätekörper übertragen wird. Das korrekte Ausrichten des Gerätes in seitlicher Richtung wird durch eine eingebaute Libelle erleichtert. Das NIVELTRONIC kann die Meßwerte in Neigungswerten (mm/m) oder Winkeleinheiten (´´) anzeigen. Es reagiert auf kleinste Neigungsänderungen sehr rasch. Alle beweglichen Elemente sind gegen Erschütterungen und Vibrationen geschützt. Das NIVELTRONIC verfügt über folgende Bedienungselemente auf der Frontseite: • kombinierter Drehschalter für: Aus, Batterietest, Empfindlichkeitsstufe I (Meßbereich: ± 0,75 mm/m; Skalenwert: 0,05 mm/m) und Empfindlichkeitsstufe II (± 0,15 mm/m; 0,01 mm/m) • Null-Potentiometer für die elektrische Nullpunktjustierung Auf der Rückseite sind folgende Bedienungselemente angebracht: • Verstellexzenter für die Grobjustierung • Batteriezugang • analoger Ausgang für den Anschluß eines Registrier-Gerätes Der Preis für ein NIVELTRONIC liegt nach Auskunft der Messwelk GmbH (Generalvertretung der WYLER AG für Deutschland) bei 11.260,- DM. Serienmäßige Referenzplatten werden vom Hersteller nicht erwähnt und müßten gegebenenfalls extra konzipiert werden. [...]
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Link zur Arbeit:
http://www.diplom.de/ean/9783832431440
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Schoberth, Udo Januar 1998: Marktstudie zu Sensoren für Neigungsmesser zur Objektbeobachtung im Rheinischen Braunkohlerevier, Hamburg: Diplomica Verlag
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