BR112013024769A2

BR112013024769A2 - mecanismo de graduação para sistemas óticos a laser inclináveis

Info

Publication number: BR112013024769A2
Application number: BR112013024769A
Authority: BR
Inventors: Winistörfer Martin; Ammer Thomas
Original assignee: Leica Geosystems Ag
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2019-08-13
Also published as: CN103547886B; EP2522954A1; US9222773B2; WO2012152873A1; CN103547886A; EP2707675B1; US20140047724A1; CA2828172C; AU2012252416A1; AU2012252416B2; CA2828172A1; EP2707675A1; KR101606104B1; KR20130140892A

Abstract

mecanismo de graduação para sistemas óticos a laser inclináveis. o presente pedido refere-se a uma a laser da indústria de construção (28) com um mecanismo de graduação (1), compreendendo um cilindro de lente (21) com um sistema ótico a laser (20), um braço de graduação (2) que é apoiado, de modo inclinado, em uma estrutura de armação (8) em um plano xz, um sensor de inclinação 5 (10) que é provido no braço de graduação (2) e é configurado para detectar uma posição de nível do braço de graduação (2), um mecanismo de inclinação (22) que é provido na estrutura de armação (8) e é projetado para inclinar o braço de graduação (2) com relação ao plano xz, um elemento de código (12<39>, 12'') e um dispositivo de detecção da posição 10 para prover e detectar uma informação da posição de feedback, e um mecanismo de nivelamento (23) que apoia o cilindro da lente (21) inclinável e é projetado para inclinar o cilindro da lente (21) para ter uma posição de nível detectada pelo sensor de inclinação 15 (10) e nivelar o braço de graduação (2), caracterizado pelo fato de que o elemento de código (12<39>, 12'') do dispositivo de detecção de posição, respectivamente, permitindo, assim, deduzir uma posição do braço de graduação (2) diretamente das informações de posição de feedback e/ou calcular um ângulo de inclinação (<225>, <225>1) do braço de graduação 25 (2) com relação ao cilindro da lente (21) diretamente das informações de posição de feedback.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MECANISMO DE GRADUAÇÃO PARA SISTEMAS ÓTICOS A LASER INCLINÁVEIS.

A presente invenção refere-se a um sensor de feedback, em particular um HOME SENSOR, para um mecanismo de graduação de um sis5 tema ótico a laser, inclinável, particularmente de um laser de construção giratória, inclinável, e um método para determinar uma posição de um braço de graduação desse mecanismo de graduação.

Os sistemas a laser existentes, com um feixe a laser giratório, são usados, príncipalmente, na indústria da construção como um meio auxi10 liar para traçar linhas verticais e horizontais no chão, no teto e nas paredes, ou para marcar pontos ou objetos, para fixar trajetos ou linhas de referência, ou para determinar planos horizontais ou verticais, ou planos em inclinações definidas nas paredes, tetos e chão, o que ajuda na orientação ou posicionamento ao longo dos objetos. Os lasers giratórios usados na indústria da 15 construção podem ser usados, por exemplo, para alinhar paredes, janelas ou estruturas de portas e para a determinação do trajeto do encanamento ou das instalações elétricas.

Sistema de laser da indústria da construção convencional, da técnica anterior, compreende uma unidade de laser localizada em um aloja20 mento, um feixe a laser emitido sendo defletido a cerca de 90° por um dispositivo de deflexão. O alojamento compreende, geralmente, janelas oticamente transparentes ou com recortes, o qual permite que o laser seja emitido para a parte externa. O dispositivo de deflexão gira em torno de um eixo que, em geral, coincide com o eixo ótico. Ao girar o dispositivo de deflexão, o 25 feixe de laser que, como resultado de sua deflexão, se propaga transversal ao eixo giratório do dispositivo de deflexão, descreve um plano de modo tal que um trajeto visível, ou detectável, ou linha, seja gerado em uma superfície. Para permitir um alinhamento do trajeto, de acordo com situações predefínídas, ou determinadas situações, a unidade de laser é montada, geral30 mente, de modo inclinável em duas direções mutuamente perpendiculares em relação ao alojamento no qual está contida a unidade a laser. É bem conhecido da técnica anterior que os lasers giratórios da indústria da constru

2/15 çâo podem ser nivelados com a ajuda de um frasco cônico de vidro, de referência, em particular dois frascos cônicos ortogonalmente alinhados compreendendo meios sensores para a determinação de uma graduação absoluta do módulo de núcleo ótico.

Convencionalmente, para controlar a graduação de um laser giratório da indústria da construção e seu alinhamento horizontal, é usado um mecanismo de graduação que compreende um sensor de inclinação, por exemplo, um frasco cônico de vidro, de referência, que é montado em um braço de graduação inclinável, respectivamente dois sensores de inclinação 10 ortogonalmente alinhados em um braço de graduação ou plataforma. De modo alternativo, o pedido de patente europeia EP 09177262.4 descreve o uso de dois sensores inclinados em dois braços de graduação ortogonalmente alinhados.

Na técnica anterior há vários documentos disponíveis que apre15 sentam, geralmente, um laser giratório, cuja inclinação pode ser ajustada por um mecanismo de graduação com esse design - por exemplo, o documento US 5.485.266. Ainda se sabe, a partir desse documento, que a inclinação do braço de graduação é dirigida por um motor, em particular um motor escalonado que aciona, de modo giratório, um parafuso dianteiro que é conectado 20 com o braço de graduação por meio de uma porca. O mecanismo de graduação utiliza um codificador, ou em seu mecanismo de parafuso dianteiro, para detectar uma velocidade de rotação do mecanismo de parafuso dianteiro, ou em seu motor de acionamento que aciona, de forma giratória, o parafuso dianteiro. No caso de um motor escalonado, o numero de etapas reali25 zadas pelo motor escalonado corresponde a uma certa mudança no ângulo de inclinação do braço de graduação. Para fazer voltar o braço de graduação para a posição de partida (home'j, o numero de etapas realizadas peio motor escalonado em uma certa direção e contado e, em particular, memorizado.

Como resultado de um erro acumulado devido ao uso repetitivo do mecanismo de parafuso dianteiro, ou um desgaste de uma peça do mecanismo devido ao uso repetitivo ou à deterioração de uma parte do meca

3/15 nismo podem acontecer erros e causar desvios gerais ao se lidar com ângulos, de modo que a precisão de inclinação não possa ser mais garantida. Além disso, o motor escalonado pode perder a contagem das etapas realizadas, por exemplo, se o dispositivo cair no chão ou, devido a outras cir5 cunstâncias, receber um choque. Como consequência, o mecanismo de graduação não seria mais capaz de retornar o braço de graduação para a posição de partida. Nas aplicações do laser usado em construção a seguir isso levaria a uma inclinação incorreta, gerando a necessidade de recalibragem.

Com um sensor de feedback que mede a inclinação do braço de graduação em pelo menos uma posição, preferivelmente a posição de partida, seria sempre possível se referir de volta à posição original. Nenhuma das soluções para os lasers giratórios dos documentos acima mencionados tem uma forma de controle de feedback que permite confirmar uma gradua15 ção de ajuste ou mostrar um erro ou desvio. Um sensor de feedback desse tipo já é conhecido do pedido de patente europeu EP 1 901 034 A2. Esse documento descreve um sistema de sensor de feedback com um díodo de emissão de luz e uma placa padrão, os quais são montados na porca do parafuso dianteiro, fundindo uma luz padrão em uma superfície de recepção de imagem de um scanner de conjunto de dispositivo acoplado a um carregador montado em um barril de lente. Porém, essa solução apresenta algumas desvantagens: em primeiro lugar ainda há possibilidade de a porca e, particularmente a conexão da porca com o braço de graduação se tornar imprecisa. Isso, infelizmente, reduz a confiabilidade do sensor de feedback. Outra desvantagem é conjunto e relativamente oneroso de placa padrão e CCD.

Um objetivo da presente invenção é prover um sistema sensor de graduação de alcance estreito e elevada precisão para voltar ao ponto de partida para um mecanismo de graduação que, de forma precisa e confiável, permite o retorno para a posição de partida, corrigindo, também desse mo30 do, os desvios que ocorrem na conexão entre a porca e o braço de graduação. Além disso, um objeto particular da invenção provê essa solução com meios simples e um custo de produção reduzido. Pelo menos um dos obje

4/15 tos é obtido pelo sistema sensor que volta ao ponto de partida, de acordo com a reivindicação 1 e/ou as reivindicações dependentes da presente invenção.

Um mecanismo de graduação de um laser da indústria de cons5 trução de acordo com uma modalidade da presente invenção inclui: um cilindro de lente no qual um sistema ótico a laser é disposto, um mecanismo de nivelamento que sustenta o cilindro de lente inclinável, uma estrutura de armação fixada ao cilindro de lente e provido de um braço de armação e um mecanismo de inclinação que inclina o braço de graduação com relação ao 10 plano horizontal, um sensor de inclinação que é provido no braço de graduação e é configurado para detectar uma posição de referência préestabelecida do braço de graduação e um sistema de sensor de feedback que é configurado para detectar uma posição do braço de graduação e/ou calcular um ângulo de inclinação com base na posição do braço de gradua15 ção.

O mecanismo de nivelamento que sustenta o cilindro de lente inclinável é projetado para inclinar o cilindro da lente de modo a detectar a posição de referência pelo sensor de inclinação no braço de graduação e, então, nivelar o braço de graduação inclinando-se o cilindro da lente.

O braço de graduação é inclinável em pelo menos um plano XZ e um plano YZ, onde o plano X-Z tem um eixo X e um eixo Z, o plano YZ tem um eixo Y e um eixo Z, o eixo Z é, ou coincide com, um eixo ótico do sistema ótico a laser e o eixo X e o eixo Y são perpendiculares um ao outro em um plano perpendicular ao eixo Z. No caso de uma modalidade preferida com 25 dois braços de graduação, um braço de graduação é inclinável em um plano XZ e o outro em um plano YZ.

O mecanismo de inclinação compreende um parafuso dianteiro que é acionada por um motor de acionamento, o qual é acionado, de modo giratório, por um motor de acionamento, e uma porca faz um movimento al30 ternado por meio do parafuso dianteiro e engata com o braço de graduação e inclina o braço de graduação em relação à posição de referência.

De acordo com um sistema sensor de feedback da presente in5/15 venção e em contraste com a solução de EP 1 901 034 montada diretamente no braço de graduação e não na porca, portanto, o sistema sensor de feedback, de acordo com a presente invenção, também corrige os desvios causados pelos erros na porca e sua conexão com o braço de graduação, o 5 que é importante para a precisão total do instrumento.

Embora a inclinação de um laser da industria de construção possa, na verdade, ser elevado para 25%, para uma situação normal é suficiente ter uma elevada precisão de feedback dentro de uma faixa de +/-4% da unidade de graduação. O sensor de feedback, de acordo com a presente 10 invenção, é projetado para tal fim. Trata-se de uma solução altamente eficaz, uma vez que só são requeridos componentes muito simples que são, particularmente, interessantes para uma produção eficaz em termos de custo.

Para o sistema sensor de feedback da presente invenção, apenas um pino simples e de baixo custo é requerido em vez de uma abertura 15 com uma placa padrão absoluta, conforme descrito em EP 1 901 034 A2.

Em vez de um sensor de ARRAY CCD, um simples sensor linear ótico é suficiente, uma vez que não há padrões complexos para serem avaliados, mas apenas uma simples sombra, cuja posição pode ser facilmente reconhecida por um sensor unidimensional. Alem disso, com a utilização de um pino e um 20 sensor linear, nenhum calculo complexo tem que ser implementado para avaliar um padrão de luz. absoluto. Assim, também uma unidade de computação separada é dispensável. Além disso, não ha processo de cola requerido para o pino quando comparado com as outras soluções com um codificador de disco de plástico ou de vidro. O pino pode ser produzido diretamente 25 como parte do componente do braço de graduação para reduzir custos de produção, por exemplo, o braço de graduação e o pino poderíam ser produzidos como uma parte moldada de injeção individual ou uma fundição de alumínio.

Alternativamente, em vez de um conjunto com LED, pino e de30 tector linear ótico como um meio de sensor de feedback, também outras abordagens são consideradas: por exemplo, um código digital e um sensor de codificador podem ser usados, um deles colocado no braço de graduação

6/15 e o outro na estrutura da armação, detectando, assim, uma posição absoluta do braço de graduação.

Para uma diminuição dos custos de produção, o suporte do braço de graduação pode ser na forma de urna junta em V. A metade superior 5 da bucha de suporte que fica em dois suportes lineares é apoiada por um pino de suporte e, como o pino de fundição de sombra, pode ser produzido como parte integrai do braço de graduação. Isso reduz os custos de produção dos componentes individuais e facilita a montagem. Uma parte inferior da bucha de suporte é fixada à parte inferior do braço de graduação e impe10 de que o braço de graduação pule para fora do pino de suporte. O braço de graduação também pode ser moldado de modo tal que tenha mais do que uma bucha de suporte desse tipo. Partícula rmente, uma versão com duas buchas de suporte em ambos os lados do pino de suporte pode ser útil. A parte inferior tem que ser moldada de acordo com a forma do braço de gra15 duação, ou há uma parte inferior para cada bucha de suporte.

Outra vantagem da junta em V é aumentada repetidamente porque, em contraste com o mancai de esfera, apenas duas partes de suporte - uma parte de mancai interna e outra externa - voitam sempre para a posição inicial. Devido a dois suportes lineares, há uma determinação geo20 métrica no caso de um suporte de bucha. Através de uma definição livre do comprimento das superfícies de deslizamento e da pré-carga axial, a orientação pode ser controlada.

Em uma modalidade preferida da presente invenção, o mecanismo de graduação compreende dois dispositivos sensores de graduação 25 alinhados de forma octogonal ao sensor de partida (home), de acordo com a invenção, para medir a graduação tanto no eixo x quanto no eixo Y. O uso de dois braços de graduação independentes, conforme descrito no pedido de patente europeu EP 091772 62.4, lida com o problema com a imprecisão que surge dos erros do cilindro quando um braço de graduação em comum 30 com os dois sensores de inclinação é usado. Também é possível usar apenas um mecanismo de graduação individual para este fim. O mecanismo de graduação tem, então, que ser montado de forma articulável no cilindro da

7/15 lente Ao girar em torno do eixo Z, pode ser medido sequencialmente nas duas direções. O mecanismo de graduação da presente invenção também pode ser usado com um braço duplo de graduação, no qual dois sensores inclinados estão montados, medindo-se a inclinação em um plano x-z e um plano y-z ao mesmo tempo. Nesse caso, o uso de detectores de um conjunto ótico, por exemplo, sensores de um conjunto CCD, é vantajoso para minimizar ou excluir os erros do cilindro que ocorrem quando o braço de graduação duplo é sustentado por um único pino de suporte e inclinado independentemente por dois mecanismos de inclinação. Assim, mesmo se o 10 braço de graduação é inclinado apenas em um plano xz por um dos mecanismos de inclinação, também a posição e a inclinação do objeto que lança sombra é mudado. Corno isso também afeta a sombra que é lançada pelo objeto que lança sombra, um detector linear poderia, eventualmente, detectar apenas parte da sombra ou absolutamente nenhuma sombra. O detector 15 do conjunto pode detectar uma silueta de sombra bidimensional do objeto que lança sombra. No caso de um pino cúbico ou cilíndrico, uma sombra retangular seria lançada no detector do conjunto. O detector do conjunto detecta a silueta da sombra, mesmo se inclinada devido ao rolamento do braço de graduação e pode deduzir uma posição do objeto que lança sombra.

É até mesmo possível usar apenas um detector de conjunto para a determinação da inclinação do braço de graduação em ambas as direções: o detector do conjunto então, não apenas detecta a posição da sombra, mas também sua inclinação e a partir da posição da sobra deduz uma inclinação do braço de graduação no plano XZ e da inclinação da sombra deduz uma 25 inclinação do braço de graduação em um plano YZ.

Um detector de conjunto também pode ser útil para as modalidades com dois braços de graduação independentes. O detector de conjunto pode, por exemplo, ser usado par a detectar as flutuações laterais - por exemplo, FLUTTERING da sombra durante o processo de inclinação que po30 deria ser devido a uma deterioração do mecanismo de inclinação. Nesse caso, poderia ser gerado um aviso para o operador sobre a necessidade do serviço de manutenção.

8/15

A invenção a seguir será descrita em detalhes com referência às modalidades exemplificativas que são acompanhadas por figuras, nas quais:

A Figura 1 mostra uma representação esquemática de um laser de construção rotacíõnal, inclinável, compreendendo um mecanismo de gra5 duação de acordo com a presente invenção;

A Figura 2 a mostra uma representação esquemática de uma primeira modalidade do mecanismo de graduação com um sistema sensor de acordo com a presente invenção;

A Figura 2b mostra uma representação esquemática da modalí10 dade da Figura 2 a em uma condição inclinada,

A Figura 3 mostra uma representação esquemática de uma segunda modalidade do mecanismo de graduação com um sistema sensor de acordo com a invenção;

A Figura 4 mostra um diagrama da intensidade de luz exemplifi15 cativa recebida pelo sensor linear ótico e o ângulo correspondente derivado desses valores ;

A Figura 5 a mostra uma representação esquemática de uma terceira modalidade do mecanismo de graduação com um sistema sensor de acordo com a invenção, com um código digital e um sensor de codifica20 dor;

A Figura 5b mostra uma representação esquemática de uma quarta modalidade do mecanismo de graduação com um sistema sensor de acordo com a invenção, com um código digital em um sensor codificador;

A Figura 6 mostra uma representação esquemática de uma quin25 ta modalidade do sistema sensor de acordo com a invenção;

A Figura 7 mostra uma representação esquemática de uma junta em V para o suporte inclinável do braço de graduação na armação da estrutura;

A Figura 8 mostra uma representação esquemática do laser da 30 indústria da construção, rotacíonal, a Figura 1, sem uma estrutura de armação, os componentes do mecanismo de graduação sendo montados diretamente no cilindro da lente;

9/15

A Figura 9 mostra urna representação esquemática da sexta modalidade do mecanismo de graduação com um sistema sensor de acordo com a invenção tendo um braço de graduação duplo;

A Figura 10 a~c mostra três representações esquemáticas de um 5 sensor de conjunto com uma sombra;

A Figura 11 mostra um diagrama de fluxo que ilustra, esquematicamente, o principio de trabalho da cooperação entre o sensor inclinado, o mecanismo de nivelamento, o mecanismo de graduação e o sistema sensor de partida (home).

A Figura 1 é uma representação esquemática de um dispositivo a laser, da indústria da construção, inclinável, 28, compreendendo o mecanismo de graduação 1 de acordo com a invenção. O mecanismo de graduação 1 é montado no cilindro de tente 21, o qual compreende um sistema ótico a laser 20 e é sustentado, de forma inclinável, pelo mecanismo de nive15 lamento 23. O sistema ótico a laser 20 emite um feixe a laser 24 em uma direção do eixo ótico 25. O feixe a laser 24 é defletido cerca de 90° por um dispositivo de deflexão 26 que gira em torno do eixo ótico 25. Na rotação do dispositivo de deflexão 26, o feixe de laser 24 que, como resultado de sua deflexão, se propaga transversal ao eixo rotacional do dispositivo de defle20 xão, descreve um plano 27.

A Figura 2 a mostra o mecanismo de graduação 1 com um sistema sensor de partida de acordo com a invenção, compreendendo uma armação de estrutura 8 que é fixada ao cilindro da lente 21 de um sistema ótico a laser 20 (não ilustrado) e um mecanismo inclinável 22 que é provido 25 na estrutura de armação 8 e compreende um parafuso dianteiro 5, um motor escalonado 9 que aciona o parafuso dianteiro 5 por meio de um trem de engrenagens 6 e uma porca 7 que faz um movimento alternado pelo parafuso dianteiro 5. O mecanismo de graduação 1 compreende, ainda, um braço de graduação 2 que é suportado, de modo inclinável, na estrutura de armação 8 30 e engata com a porca 7 do mecanismo de graduação 22 por meio de engate 17 da porca 7. Um sensor inclinado 10 é fixado ao braço de graduação 2. Em uma posição de partida 2 e alinhado em um ângulo de saída β com rela10/15 ção à estrutura de saída exemplificative β a 90°, é mostrado.

O sistema sensor de partida, de acordo com a invenção, é um sensor de feedback para esse mecanismo de graduação 1 para adquirir capacidade de repetição aceitável dentro de +/- 4% a partir do nível verdadeiro 5 do instrumento, isto é, a posição de partida do braço de graduação 2. O sistema de sensor de partida compreende um LED 11 (ou um emissor de luz alternativo) e um pino 12' que são montados no braço de graduação e alinhados de modo tal que a sombra 14 é lançada do pino para um sensor de partida 13 quando o LED 11 emite uma luz em direção ao pino 12'. O sensor 10 de partida 13 compreende um detector linear ótico e é montado na estrutura 8.

O pino 12 é montado em um ponto de referência no braço de graduação móvel 2, de modo tal que, em uma posição de partida do braço de graduação 2, situa-se justamente em frente ao centro do sensor de parti15 da 13. O LED 11 ilumina o pino 12' que, consequentemente, lança uma sombra 14 na superfície fotossensível do detector linear ótico. A partir da posição da sombra 14 na superfície do detector linear, uma posição vertical do pino 12’ pode ser calculada com relação ao eixo longitudinal do sensor de partida 13. A partir da posição vertical do pino, a posição absoluta do meca20 nísmo de graduação, respectivamente o ângulo β, entre o braço de graduação 2 e a estrutura de armação 8, pode ser determinado pelo sensor de partida 13. Alternativamente, uma unidade de calculo separada 15 pode ser provida como uma característica adicional para este fim.

Também pinos múltiplos ou outros objetos, tais como um sim25 pies orifício, podem ser usados no lugar do pino 12', contanto que esse objeto lance sombra 14 que pode ser reconhecida pelo detector ótico linear do sensor de partida 13 e a partir do qual uma posição vertical desse objeto pode ser deduzida.

A Figura 2b mostra o mesmo mecanismo de graduação 1 para o 30 caso em que o plano a laser gerado pelo laser da industria de construção giratório seja nivelado com um eixo horizontal. Após o mecanismo de inclinação 22 ter inclinado o braço de graduação 2 para cima, para um ângulo β,

11/15 o sensor de inclinação 10 no braço de graduação 2 detectou uma inclinação que, consequentemente, foi compensada por uma inclinação do cilindro de iente 21 (não ilustrada), na qual a estrutura da armação 8 é fixada, e o eixo ótico 25, até que seja comandado que o sensor de inclinação 10 seja alinha5 do horizontalmente.

Em uma segunda modalidade da invenção, que é ilustrada na Figura 3, o LED 11 emite uma luz não em uma direção paralela ao braço de graduação 2, mas ortogonalmente a isso. O pino que lança sombra 12', montado em uma extensão lateral 2 a do braço de graduação 2 de modo tal 10 que uma sombra 14 é lançada no detector linear ótico do sensor de partida 13, que é montado na estrutura de armação 8, Teoricamente, a luz pode ser emitida em qualquer direção que esteja dentro do plano no qual o braço de graduação 2 é inclinado pelo mecanismo de graduação 21. Na Figura 3, uma situação é mostrada após o braço de graduação 2 tiver sido inclinado pelo 15 mecanismo de inclinação 22, mas antes do mecanismo de nivelamento 23 ter, subsequentemente, inclinado o cilindro da lente 21 para nivelar o braço de graduação 2.

A Figura 4 é um diagrama que ilustra o principio de trabalho do detector linear ótico do sensor de partida 13. O detector mede a intensidade 20 da luz em sua superfície, em uma resolução linear, unidimensional. A sombra 14 do pino 12' resuita em uma diminuição repentina da intensidade de luz em uma certa área da superfície fotossensível do detector. O valor mínimo local da intensidade da luz corresponde à posição vertical do pino 12' e um ângulo β do braço de graduação 2. Quando o braço de graduação 2 tiver 25 voitado para a posição de partida pelo mecanismo de inclinação 22, o ângulo β deveria igualar o ângulo β de saída pré-definido. Aqui, uma diferença em torno de 0.3° entre o ângulo medido β e o ângulo de saída β é mostrado. Essa diferença pode ocorrer se o motor escalonado perder a contagem das etapas realizadas, ou uma parte do mecanismo de inclinação 22, por exem30 pio, o trem de engrenagens 6 ou a porca 7 do meio de engate 17 se tornar impreciso devido à deterioração. A inclinação do braço de graduação 2 pode, então, ser corngsda peio mecanismo de inclinação 22 até que o braço de

12/15 graduação 2 alcance sua verdadeira posição de partida no angulo de saída β.

Conforme ilustrado na Figura 5 a, o sistema sensor de partida também pode consistir em, ou compreender um codificador linear, ou girató5 rio, com um sensor codificador 16 que é montado na estrutura de armação 8 e projetado para escanear um código digital 12 na superfície de uma escala linear ou angular que é montada no braço de graduação 2. O código digital 12 contém a posição absoluta codificada no braço de graduação 2 e pode ser provido de vários meios, tais como meios óticos, magnético, indutivo ou 10 capacítivo. O sensor codificador 16 detecta uma parte do código 12 e, a partir dessa parte deduz uma posição absoluta do braço de graduação 2. O codificador também pode ser colocado em uma extensão lateral 2 a do braço de graduação 2, conforme mostrado na Figura 5b.

Outra modalidade exemplificativa do mecanismo de graduação 1 15 tendo certas características distintas mas, em geral, o mesmo principio de funcionamento que as modalidades descritas acima, é ilustrado na Figura 6. Conforme mostrado aqui, também é possível que urna unidade de calculo separada 15 seja provida, o motor 9 pode acionar o parafuso dianteiro 5 sem urna adaptação à proporção de engrenagem por um trem de engrenagens 6. 20 a posição do LED 11 e o pino de lançamento de sombra 12'pode variar, assim como o design do suporte inclinável 4 na estrutura de armação 8. Além disso, há diferentes designs do meio de engate 17 para o engate da porca 7 e o braço de graduação 2 .

A Figura 7 mostra uma modalidade da extremidade do braço de 25 graduação 2 que é apoiado de forma inclinável na estrutura de armação 8 com uma junta em forma de V. O suporte inclinável 4 que segura a extremidade do braço de graduação 2 é, aqui, um simples pino, particularmente feito de aço. Nessa extremidade, o braço de graduação 2 tem uma parte inferior 3 que é conectada ao braço de graduação. Tanto o braço de graduação 2 30 quando a parte inferior 3 têm um entalhe em forma de V. Quando o braço de graduação 2 e a parte inferior 3 são colocadas juntas, três entalhes em forma de V formam uma abertura em comum. Assim, o braço de graduação 2,

13/15 respectivamente a metade superior da bucha de suporte, se apoia no pino de suporte 4 por meio de dois suportes lineares 19. A parte inferior 3, respectivamente a parte inferior da bucha de suporte, impede que o braço de graduação 2 pule para fora do pino de suporte 4. Aqui, uma modalidade com 5 duas buchas de suporte e um pino de suporte 4 é ilustrada, mas há varias modalidades alternativas com uma ou mais de duas buchas de suporte e mais do que um pino de suporte 4.

A estrutura da armação 8 do mecanismo de graduação 1 pode ser montada no cilindro da lente 21 de vários modos, por exemplo, pode ser 10 colado ou aparafusado à superfície do cilindro de lente 21. Também pode ser produzido como parte integral disso. Em outra modalidade alternativa, a estrutura de armação 8 do mecanismo de graduação 1 é totalmente dispensável. Isso é mostrado na Figura 8. Todos os componentes do mecanismo de graduação 1 que, na modalidade descrita acima, são montados na estru15 tura da armação 8 também podem ser diretamente montados no cilindro da lente 21. O cilindro da lente 21 podería também ser produzido de modo tal que sua superfície compreenda as montagens necessárias para esses componentes.

A Figura 9 mostra, esquematicamente, uma sexta modalidade 20 da invenção, em uma vista superior. Nessa modalidade, um mecanismo de graduação 1 com um braço de graduação duplo 2XY é usado. Do braço de graduação 2 XY uma parte é alinhada na direção do eixo X 27 e a outra na direção do eixo Y 29. Ambas as partes do braço de graduação 2 XY têm as características da primeira modalidade: um emissor de luz 11x/11y, um obje25 to que lança luz 12X/12Y e um sensor de inclinação 10X/10Y (não mostrado). O braço de graduação 2 XY é apoiado por um pino 4 e pode ser inclinado em um plano XZ por um primeiro mecanismo de inclinação 22X e em um plano YZ por um segundo mecanismo de inclinação 22Y.

Com esse mecanismo de graduação Τ' é possível medir a íncli30 nação do braço de graduação 2 XY com relação ao eixo X 27 e ao eixo y 29 ao mesmo tempo. Na Figura 9 o meio sensor para receber e detectar as sombras 14X/14Y lançadas pelos objetos de sombra 12X/12Y são detecto

14/15 res de conjunto de área 13X/13Y, que detectam as sombras 14X/14Y de forma bidimensional.

As Figuras 10 a, ÍOb e 10c mostram, esquematicamente, a superfície de um detector de conjunto 13X com uma representação de uma 5 sombra retangular 14X. Na Figura 10 a, a posição da sombra 14X representa a posição de partida do braço de graduação 2 XY no plano XZ, por exemplo, um ângulo de inclinação β de 0o. Como a sombra 14X fica na vertical, também não há inclinação no piano YZ. Na Figura 10b, a posição da sombra 14X é elevada. A posição representa uma inclinação a montante do 10 braço de graduação 2XY no plano XZ. Também nessa Figura a sombra 14X fica na vertical, mostrando que não há inclinação no piano YZ com relação ao eixo Y 29. Na Figura 10c a sombra 14X é inclinada para a esquerda, o que indica um rolamento do braço de graduação 2XY devido a uma inclinação a jusante no plano YZ.

Como a posição vertical da sombra 14X representa uma inclinação do braço de graduação no plano XZ e a partir da inclinação da sombra 14X do braço de graduação 2 XY no plano YZ pode ser deduzida, também é possível usar apenas um único detector de conjunto 13X para a detecção da posição de partida em ambas as direções.

Na Figura 11 um diagrama de fluxo é mostrado, o qual ilustra, esquematícamente, o principio de trabalho da interação do sensor de inclinação 10, o mecanismo de nivelamento 23, o mecanismo de inclinação 22 e o sistema sensor de partida: quando o dispositivo a laser da indústria de construção é ajustado e ligado e o operador indica que um plano horizontal 25 deve ser projetado, o sensor de partida verifica se a posição do braço de graduação 2 está na posição de partida. No caso de haver um desvio, o mecanismo de inclinação 22 reajusta a inclinação do braço de graduação 2 até que o sensor de partida verifica que o braço de graduação 2 alcançou sua posição de partida. Se o braço de graduação 2 estiver em sua posição de 30 partida, o mecanismo de nivelamento 23 nivela o cilindro da lente 21 de acordo com as informações providas pelo sensor de inclinação 10 no braço de graduação 2.

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Quando o operador do dispositivo seleciona urna graduação de inclinação, o mecanismo de inclinação 22 inclina o braço de graduação 2 de acordo com a mesma, por exemplo, contando as etapas do motor escalonado 9. Quando o sensor de inclinação 10 é montado no braço de graduação 5 2, não é mais nivelado. Assim, o mecanismo de nivelamento 23 inclina o cilindro da lente 21 até que o braço de graduação 2 e o sensor de inclinação 10 fiquem nivelados novamente. O cilindro da lente 21 e o plano a laser gerado pelo laser giratório da indústria de construção tem, então, a inclinação desejada. Isso é repetido contanto que o operador selecione uma inclinação 10 diferente e até que o dispositivo seja desligado.

Opcionalmente, após a utilização do dispositivo, o mecanismo de inclinação 22 retorna o braço de graduação 2 para a posição de partida e o sensor de partida verifica se a posição do braço de graduação 2 está na posição de partida. Essa opção na Figura 9 é representada por linhas ponti15 lhadas. É vantajoso, especialmente no caso de a inclinação do braço de graduação 2 exceder o ângulo de percepção do sensor de partida.

Urna função ótica opcional do sensor de partida é a possibilidade de verificar o ângulo de inclinação β1 do braço de graduação 2 dentro de uma faixa que é perceptível pelos meios do sensor. A faixa depende das 20 dimensões do detector linear ou do conjunto e deve alcançar pelo menos 4°, em particular pelo menos 10° em ambas as direções.

Embora a invenção seja ilustrada acima, particularmente com referência ás modalidades preferidas, deve-se entender que varias modificações e combinações de diferentes aspectos das modalidades podem ser 25 feitas. Todas essas modificações se encontram dentro do escopo das reivindicações em anexo.

Claims

1. Dispositivo giratório a laser da indústria de construção (28) com um mecanismo de graduação (1), compreendendo:

. um cilindro de lente (21) no qual urn sistema ótico a laser (20) é 5 disposto;

. uma estrutura de armação (8) que é fixada, integrada ou díretamente provida por uma parte da estrutura do cilindro da lente (21);

. um braço de graduação (21) que é apoiado, de forma ínclinável, na estrutura da armação (8) em um piano XZ, o plano Xz tendo um eixo

10 X e um eixo Z, o eixo Z sendo um eixo ótico (25) do sistema ótico a laser (20) e o eixo X ficando dentro de um plano perpendicular ao eixo Z;

. um sensor de inclinação (10) que é provido no braço de graduação (2) e é configurado para detectar uma posição de nível do braço de graduação (2);

15 . um mecanismo de inclinação (22), que é provido na estrutura da armação (8) e é projetado para inclinar o braço de graduação (2) com relação ao plano XZ;

. um elemento de código (12', 12) para prover urna informação de posição de feedback e um dispositivo de detecção de posição para detec20 tar as informações de posição de feedback; e . um mecanismo de nivelamento (23) que apoia o cilindro da lente (21) inclinável e é projetado para inclinar o cilindro da lente (21) para ter a posição de nível detectada pelo sensor de inclinação (10) e para nivelar o braço de graduação (2),

25 caracterizado peío fato de que o elemento de código (12', 12) ou o dispositivo de detecção de posição é disposto diretamente no braço de graduação (2) as informações de posição de feedback depende diretamente da posição de um ponto de referência no braço de graduação (2), o ponto de referência sendo definido pelo elemento de código (12', 12”) ou o disposi30 tivo de direção de posição, respectivamente, permitindo, assim, deduzir uma posição do braço de graduação (2) diretamente da informação de posição de feedback e/ou calcular o ângulo de inclinação (β, β1) do braço de graduação

2/4 (2) com relação ao cilindro da lente (21) diretamente das informações da posição de feedback.

2. Dispositivo giratório a laser da indústria de construção (28), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento

5 de código é um objeto que lança sombra (12'), em particular um pino, uma multiplicidade de pinos ou um orifício, o braço de graduação (2) e o objeto que lança sombra (12') em particular sendo produzido como uma peça de trabalho em comum.

3. Dispositivo giratório a laser da indústria de construção (28), de 10 acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que:

- um emissor de luz (11), em particular um diodo de emissor e o objeto que lança luz (12') são montados no braço de graduação (2), o objeto que lança sombra (12') sendo posicionado no ponto de referência;

- um detector linear ótico (13) é configurado para receber a som15 bra (14) do objeto que lança sombra (12.’) para detectar uma posição em particular uma posição vertical, do objeto que lança sombra (12') e

- um dispositivo de detecção de posição é configurado para deduzir uma posição do braço de graduação (2) da posição do objeto que lança sombra (12') e/ou calcular um ângulo de inclinação (β, β1) entre o braço

20 de graduação (2) e o eixo ótico (25) com base na posição do objeto que lança sombra (12')

4. Dispositivo giratório a laser da indústria de construção (28), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de código é um codificador tendo um código digital (12) que provê as infor-

25 mações de posição de feedback

5. Dispositivo giratório a laser da indústria de construção (28), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que - o código digital (12)compreende uma posição absoluta codificada do braço de graduação (2) ou o ponto de referência no braço de graduação (2), e um sensor

30 de codificador (16) é provido, o qual é projetado para detectar peio menos uma parte do código digital (12') e deduzir uma posição do braço de graduação (2) da parte detectada do código digital (12).

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6. Dispositivo giratório a iaser da indústria de construção (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o ponto de referência relativo à posição de partida préestabelecida e/ou o ângulo (β1) entre o braço de graduação (23) e eixo óti-

5 co relativo a um ângulo pré-estabelecído (β).

7. Dispositivo giratório a laser da indústria de construção (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de detecção de posição é configurado para detectar uma posição de um ponto de referência no braço de graduação (2)

10 dentro de uma faixa angular de pelo menos 4^o acima e abaixo de uma posição de partida do ponto de referência no braço de graduação (2).

8. Dispositivo giratório a laser da indústria de construção (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o mecanismo de inclinação (22) compreende - um pa-

15 rafuso dianteiro (5) que é acionado, de modo giratório, por um motor de acionamento (

9), particularmente um motor escalonado, e um parafuso (7) que é girado, em movimento alternado, pelo parafuso dianteiro 95) e engata o braço de graduaçao (2) por meio de engate (17) e inclina o braço de graduação (2).

20 9. Dispositivo giratório a laser da indústria de construção (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o braço de graduação (20 é apoiado, de modo inclinável, na estrutura da armação (8) de modo tal que um componente de suporte (3) é fixado ao braço de graduação (2), o braço de graduação (2) e o componente 25 de suporte (3) sendo moldado de forma tal que, juntos, formam pelo menos uma bucha de suporte que é apoiada, de modo inclinável, em um pino cilíndrico (4) por dois suportes lineares (19).

10. Dispositivo giratório a laser da indústria de construção (28), de acordo com qualquer urna das reivindicações anteriores, caracterizado 30 pelo fato de que pelo menos dois braços de graduação (2'2')dos quais, em particular sendo alinhados em um ângulo direito em um plano perpendicular ao eixo ótico (25).

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11. Dispositivo giratório a laser da indústria de construção (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado peio fato de que

- o mecanismo de graduação (1) é montado, de forma articulá-

5 vel, em torno do eixo ótico (25), particularmente em um ângulo de pelo menos 90°, ou

-- um braço de graduação duplo (2XY)é inclinado por dois mecanismos de inclinação (22x, 22y) e tem dois sensores ortogonalmente alinhados (10x, 10y).

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12. Dispositivo giratório a laser da indústria de construção (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a estrutura de armação (8) é incorporada ao cilindro da lente (21) de modo tal que - o braço de armação (2) é apoiado, de modo inclínáveí, ao cilindro da lente (21) e - o mecanismo de inclinação (22) é

15 provido no cilindro da lente (21).

13. Método para determinar uma posição de um braço de graduação (2) de um mecanismo de graduação (1) de um dispositivo giratório a laser, da indústria de construção (28), compreendendo:

- um cilindro de lente (21) no qual um ângulo de inclinação ótico

20 a laser (β, β1) do braço de graduação (2) com relação ao cilindro da lente (21) com base na posição do ponto de referência.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de determinar - a posição do ponto de referência em relação à posição de partida pré-estabelecida, e/ou - o ângulo (β1) entre o braço de gra-

25 duação (2) e o eixo ótico (25) com relação a um ângulo pré-estabelecido (β).

15. Método, de acordo com a posição do ponto de referência no braço de graduação (2) dentro de uma faixa angular de pelo menos 4° abaixo acima e abaixo de uma posição de partida pré-estabelecida do ponto de referência no braço de graduação (2), em particular pelo menos 10°.