CH692524A5 - Verfahren zum Markieren und/oder Messen mittels eines Lichtstrahles sowie Gerät zur Ausführung dieses Verfahrens. - Google Patents

Description

  



  Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Markieren und/oder Messen mittels eines Lichtstrahles. Weiter bezieht sich die Erfindung auf ein Gerät zur Ausführung dieses Verfahrens. 



  Es sind Geräte zum Messen oder Markieren einer Ebene bekannt, die mittels eines Laserstrahles arbeiten. Zum Empfang des Laserstrahles bzw. Laserlichtes wird gewöhnlich ein entsprechender Empfänger benötigt. Derartige für Bauzwecke verwendbare Laserstrahl-Nivelliergeräte verfügen über Mittel zur Erzeugung eines Laserstrahles sowie einen rotierbaren, den Laserstrahl aussendenden Kopf. Der ähnlich einem Leuchtturmlicht in eine Rotationsbewegung versetzte Laserstrahl bildet die zu Messzwecken verwendbare, waagerechte oder um einen gewünschten Prozentsatz geneigte Messebene. Der Laserstrahl kann an beliebiger Stelle rund um das Laserstrahl-Nivelliergerät mittels des Empfängers empfangen werden. Hierdurch lässt sich die Neigung der gedachten Ebene zwischen dem Laserstrahl-Nivelliergerät und dem Empfänger messen.

   Ein solches Laserstahl-Nivelliergerät findet u.a. beim Erdaushub und der Planierung von Baugruben, beim Kontrollieren von Betonfundamenten, beim Einnivellieren von Gleiskörpern für Hochbaukrane usw. Verwendung. Soll beispielsweise ein Parkplatz in eine die Drainage sicherstellende Neigung gebracht werden, kann mithilfe des an einer Messlatte befestigten Empfängers Kontroll- oder Steuerungsarbeit geleistet werden. Die bekannten Laserstrahl-Nivelliergeräte sind zu diesen Zwecken mit einer den Laserstahl bzw. die Laserebene exakt in die Waagerechte versetzenden Selbstnivellierung sowie mit einer Vorrichtung zum Neigen der Laserebene um einen gewünschten Wert ausgerüstet. 



  Weiterhin sind Laserstrahl-Geräte bekannt, die einen stehenden Laserstrahl in eine bestimmte Richtung aussenden, die im Wesentlichen von der Aufstellung des Gerätes selbst bestimmt wird. 



  Trotz der offenkundigen Vorteile dieser Laserstrahl-Geräte bzw. Laserstrahl-Nivelliergeräte verbleiben noch vielfältige Markierungs-, Kontroll- und Messarbeiten, die weder mit dem einen noch mit dem anderen Gerät in befriedigender Weise durchführbar sind. 



  Ausgehend von dieser Erkenntnis stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren sowie ein Gerät zur Ausführung dieses Verfahrens zu schaffen, welche für Markierungs- und Messarbeiten, insbesondere aber zum Markieren mehrerer Positionen oder von Konturen mittels eines Lichtstrahles, vorzugsweise eines Laserstrahles, sowie für entsprechende Messarbeiten geeignet sind. Das Verfahren und das diesbezügliche Gerät sollen hauptsächlich bei Bau- und Montagearbeiten Verwendung finden können. 



  Das erfindungsgemässe Verfahren entspricht den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, während das diesbezügliche Gerät den Merkmalen des Patentanspruchs 9 entspricht. Weitere vorteilhafte Ausbildungen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor. 



  Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung näher beschrieben. 
 
   Fig. 1 zeigt das erfindungsgemässe Gerät, teilweise im Schnitt; 
   Fig. 2 zeigt einen teilweisen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1; 
   Fig. 3 bis 4 zeigen zwei Anwendungsmöglichkeiten des Erfindungsgegenstandes; 
   Fig. 5 zeigt ein Funktionsschema; 
   Fig. 6 bis 8 zeigen schematisch drei Varianten der optischen Teile. 
 



  Zum besseren Verständnis der Verfahrensabläufe soll zunächst das Gerät und seine Funktionen beschrieben werden. Dieses weist ein zylindrisches Geräte-Gehäuse 1 auf, welches während der Mess- und Markierarbeit nicht bewegt werden soll und beispielsweise auf einem Stativ befestigbar ist. Oben ragt das den Laserstrahl 2 aussendende, bewegliche Kopfteil 3 aus dem Geräte-Gehäuse 1. Dieser Kopfteil 3 ist im Wesentlichen zweiteilig ausgebildet. Es weist ein im Querschnitt annähernd u-förmiges Kopf-Drehgestell 4 auf, das an seinem mittleren Steg 5 um die annähernd vertikale Achse A-A rotierbar am Geräte-Gehäuse 1 gelagert ist. Zwischen den beiden freien Stegen 6 und 7 ist der eigentliche Kopf 8 angeordnet, der um eine durch diese beiden Stege 6 und 7 verlaufende, annähernd horizontale Achse B-B schwenkbar ist.

   Wie mit dem Pfeil 9 in Fig. 2 angedeutet, ist der Kopf 8 derart um die Achse B-B schwenkbar, dass der Laserstrahl 2 entweder an der einen oder an der anderen Seite 10 bzw. 11 nach unten aber auch in jedem beliebigen Winkel nach oben richtbar ist. Zusammen mit der Drehmöglichkeit des Kopf-Drehgestells 4 um 360 DEG  um die Achse A-A, ist daher der Laserstrahl 2 zu jedem beliebigen, seitlich oder oberhalb des Gerätes befindlichen Punkt richtbar. 



  Das Kopfteil 3, bzw. ein unten am Kopf-Drehgestell 4 angeordneter Drehzapfen 12, ist im Geräte-Gehäuse 1 mittels eines doppelten Kugellagers 13 drehbar gelagert. Der Drehantrieb erfolgt mittels eines koaxial drehfest mit dem Drehzapfen 12 verbundenen Zahnkranzes 14, an welchem ein Zahnrad 15 zugeordnet ist, das seinerseits drehfest mit der Antriebsachse eines Elektromotors 16 verbunden ist. Die Drehposition des Kopf-Drehgestells 4 wird mittels einer kreisrunden Mess-Scheibe 17 festgestellt, die entsprechend dem Zahnkranz 14 drehfest mit dem Drehzapfen 12 verbunden ist. Auf der Mess-Scheibe 17 ist im Bereich des Scheibenrandes eine Vielzahl von Marken angebracht. Diese Vielzahl von Marken ist entsprechend dem Scheibenumfang kreisförmig angeordnet.

   Die Marken beinhalten jeweils eine individuelle Kennzeichnung, sodass mittels einer fest angeordneten Marken-Leseeinrichtung 18 anhand der gelesenen Marken die jeweilige Drehposition der Mess-Scheibe 17 und damit des Kopf-Drehgestells 4 ermittelbar ist. Sowohl die Marken-Leseeinrichtung 18 als auch der Elektromotor 16 ist mit der Geräte-Steuerung 19 verbunden. Die Geräte-Steuerung 19 ist wiederum mit einer dem Gerät 1 zugeordneten Eingabetastatur und einem Display verbunden, sodass die jeweilige Drehposition des Kopf-Drehgestells elektronisch mess- und steuerbar ist. 



  Die Schwenkbewegung bzw. Schwenkposition des Kopfes 8 ist in entsprechender Weise kontrollierbar. Auch hier ist ein mit der Drehachse B-B drehfest verbundener Zahnkranz 20 vorhanden, der im vorliegenden Beispiel mittels einer Drehspindel 21 angetrieben wird, die drehfest mit der Antriebsachse eines Elektromotors 22 verbunden ist. Ebenfalls drehfest an der Drehachse B-B befindet sich eine kreisrunde Mess-Scheibe 23. Da der Kopf 8 nicht um volle 360 DEG  drehbar ist, könnte diese Mess-Scheibe 23 auch nur teilkreisförmig sein. Wie die erste Mess-Scheibe 17, ist auch diese Mess-Scheibe 23 mit entsprechend dem Scheibenumfang angeordneten Marken 24 versehen, die mittels einer Marken-Leseeinrichtung 25 erfassbar sind.

   Sowohl der Elektromotor 22 als auch die Marken-Leseeinrichtung 25 sind mit der Geräte-Steuerung 19 versehen, sodass auch die jeweilige Schwenkposition des Kopfes 8 elektronisch mess- und steuerbar ist. Der Schwenkachse des Kopfes 8 ist im Übrigen in Kugellager 26 geführt. Der Antriebs- und Kontroll-Mechanismus 20-25 ist vorteilhaft staub- und feuchtigkeitgeschützt in den gehäuseartig hohl ausgebildeten Seitenstegen 6 und 7 untergebracht, wobei die beiden Gehäusekammern 27 und 28 durch Wartungsklappen 29 und 30 zugänglich sind. 



  Zu den Marken-Leseeinrichtungen 18 bzw. 25 sowie zu den abzulesenden Marken 24 soll kurz noch Folgendes gesagt werden: Die Marken können z.B. transparent oder aber lichtundurchlässig auf einer transparenten Fläche der Scheiben 17 bzw. 23 angeordnet werden. Mithilfe einer Beleuchtung kann die Marken-Leseeinrichtung 18 oder 25, welche mit Fotozellen oder CCD-Sensoren ausgestattet ist, die Marken 24 dank des Hell/Dunkel-Kontrastes erkennen. Die Marken 24 sind individuell codiert. Beispielsweise kann dies durch einen Strichcode erfolgen. Insbesondere CCD-Sensoren sind auch in der Lage, die Breite eines einzelnen Striches zu erfassen. Auf den Scheiben 17 und 23 ist dadurch eine sehr feine Einteilung der Marken 24 erreichbar, wobei eine aussergewöhnlich hohe Messgenauigkeit von bis zu einer Winkelsekunde möglich ist 



  Das Kopfteil 3, bzw. das Kopf-Drehgestell 4, ist vorzugsweise selbstnivellierend am Geräte-Gehäuse 1 angeordnet. Zu diesem Zweck ist im vorliegenden Beispiel eine kardanische Aufhängung vorgesehen. Diese ist folgendermassen ausgebildet: An zwei vom Gehäuse-Deckel 31 nach unten ragenden Flanschen 32 (Fig. 1) ist ein erster Kardan-Ring 33 derart angeordnet, dass er um eine Achse C-C schwenkbar ist. Konzentrisch in diesem ersten, äusseren Kardan-Ring 33 ist ein zweiter, innerer Kardan-Ring 34 angeordnet, der um eine quer zur ersten Achse C-C liegende zweite Achse D-D (Fig. 2) schwenkbar ist. Die Schwenkposition dieser beiden Kardan-Ringe 33 und 34 ist elektronisch einnivellierbar. Hierzu dienen zwei elektrische Wasserwaagen-Libellen 35 und 36, die jeweils mit einem Elektromotor 37 (Fig. 2) und 38 (Fig. 1) zusammenwirken.

   Mittels des ersten Elektromotors 37 ist der äussere Kardan-Ring 33 um die Achse C-C schwenkbar. Der zweite Elektromotor 38 dient der Schwenkbewegung des inneren Kardan-Ringes 34 um die Achse D-D. Um auf die beiden Kardan-Ringe 33 bzw. 34 einwirken zu können, sind die beiden Elektromotoren 37 bzw. 38 so angeordnet, dass sie auf eine Stelle des jeweiligen Kardan-Ringes 33 bzw. 34 wirken, die annähend im rechten Winkel zur jeweiligen Schwenkachse C-C bzw. D-D liegt. Tech nisch ist dies so gelöst, dass beide Elektromotoren 37 und 38 mittels eines Flansches 39 bzw. 40 mit Abstand an der Unterseite des äusseren Kardan-Ringes 33 befestigt sind. An den Antriebsachsen ist je eine Spindel 41 bzw. 42 vorgesehen, an der je eine Gewindehülse 43 bzw. 44 geführt ist. An den Gewindehülsen 43 und 44 sind jeweils Mitnehmer 45 und 46 vorgesehen, die je einen Stift 47 und 48 greifen.

   Der eine Stift 47 ist über einen Flansch ortsfest mit dem Geräte-Gehäuse bzw. dessen Gehäuse-Deckel 31 verbunden. Durch Drehen der Spindel 41 mittels des Elektromotors 37 wird die Gewindehülse 43 nach oben oder unten bewegt. Da die Gewindehülse 43 dank den Mitnehmern 45 in Wirkverbindung mit dem ortsfesten Stift 47 steht, wird durch deren Auf- oder Ab-Bewegung der äussere Kardan-Ring 33 in diesem Bereich entweder nach unten oder nach oben gedrückt und somit um seine Schwenkachse C-C geschwenkt. Ähnliches erfolgt beim inneren Kardan-Ring 34. Der dazugehörige Elektromotor 38 ist mit Abstand am äusseren Kardan-Ring 33 befestigt, der entsprechende Stift 48 ist am inneren Kardan-Ring 34 angeflanscht.

   Durch Drehen der Spindel 42 wird die Gewindehülse 44 auf- oder abwärts bewegt und daher der innere Kardan-Ring 34 entweder nach unten oder nach oben gedrückt und um die Schwenkachse D-D geschwenkt. Der Drehzapfen 12 des Kopf-Drehgestells 4 ist im inneren Kardan-Ring 34 gelagert und durch eine \ffnung des Gehäuse-Deckels 31 geführt, welche durch eine ringförmige, gummielastische Dichtung 49 verschlossen ist. Die beiden Libellen 35 und 36 arbeiten im Übrigen auf an sich bekannte Weise. Sie sind je mit einer den elektrischen Strom leitenden Flüssigkeit gefüllt und je mit elektrischen Kontaktstellen zur Bedienung von zwei Stromkreisen versehen. Der Strom der zwei Stromkreise lässt den entsprechenden, jeweils der Libelle 35 oder 36 zugeordneten Elektromotor 37 oder 38 vor- oder rückwärts laufen. Diese Abläufe werden von der Geräte-Steuerung 19 überwacht.

   Als Alternative könnten auch fotoelektrische Libellen 35 und 36 eingesetzt werden. Diese arbeiten mit mindestens zwei Fotozellen, die je an einer Seite der eingemitteten Horizontalposition der Gasblase angeordnet sind. Dank einer von unten her wirkenden Beleuchtung, kann mittels der Fotozellen auf Grund des Helligkeitsunterschiedes zwischen der Flüssigkeit und der Gasblase ermittelt werden, ob Letztere sich in der die Waagerechte anzeigenden Position befindet und wenn nicht, nach welcher Seite sie sich verschoben hat. 



  Der Kopf 8 des Gerätes wird zunächst selbsttätig nivelliert und kann danach zu Mess- und Markierungszwecken beliebig punktgenau positioniert werden. Der Laserstrahl 2 lässt sich also mit äusserster Genauigkeit auf einen gewünschten Punkt richten. Umgekehrt kann die Position eines gegebenen Punktes präzise ermittelt werden. Hierzu ist der Kopf 8 nicht nur mit einer Einrichtung zum Aussenden eines Laserstrahles 2, sondern auch mit einer Einrichtung zur Distanzmessung ausgestattet. Beide Einrichtungen liegen annähernd auf der gleichen Achse. Auf die konstruktiven Details dieser Einrichtungen wird später eingegangen. 



  Wie aus dem Anwendungsbeispiel nach Fig. 3 ersichtlich, kann dank dem erfindungsgemässen Verfahren und dem beschriebenen Gerät ein schablonenartiges Sprengloch-Schema an die Stirnwand 50 eines im Bau befindlichen Tunnels 51 projiziert werden. Der Kopf 8 des Gerätes wird durch die Steuerung in aufeinander folgenden Schritten so bewegt, dass der Laserstrahl 2 nacheinander die Position 52 einzelnen Sprenglöcher markiert. Es wird hier eine Laser-Lichtquelle verwendet, die ein von blossem Auge sichtbarer Laserstrahl 2 aussendet. Eine im Bereich der Position 52 zu haltende Laserstrahl-Empfangsvorrichtung ist daher nicht notwendig. Allenfalls für den sehr unwahrscheinlichen Fall, dass auf eine Distanz von über 50 m gearbeitet werden muss, könnte eine solche Vorrichtung notwendig sein, um den Laserstrahl sichtbar zu machen.

   An der jeweiligen Position 52 ist also auf der Stirnwand 50 ein Lichtpunkt sichtbar. Die einzelnen Positionen 52 können dann, vor dem Weiterbewegen des Laserstrahles 2, entweder an der Tunnelstirnwand mit Farbe angezeichnet werden oder aber direkt an der vom Laserstrahl 2 markierten Position 52 gebohrt werden. Die Steuerung des Kopfes 8 erfolgt auf der Grundlage der Messwerte: Seiten-Winkel x, Höhen-Winkel y und Entfernung z. Dank wiederholter Messung dieser drei Werte, kann das Gerät an nahezu beliebiger Stelle aufgestellt werden, ohne grosse Rücksicht auf Lage und Entfernung zur Stirnwand 50. Dass keine Hindernisse zwischen dem Gerät und den zu markierenden Positionen liegen dürfen und dass die, allerdings recht grosse Reichweite des Laserstrahles bedacht werden muss, ist selbstverständlich.

   Beim Beginn der Arbeiten ist der Steuerung ein Nullpunkt anzugeben, z.B. die erste Position 52 links oder rechts unten, von dem bei der Bohrloch-Projektion auszugehen ist. Danach kann das Gerät, wenn die zu projizierende Schablone zuvor einprogrammiert wurde, nacheinander die einzelnen Positionen 52 abfahren. Vorzugsweise ist eine Fernbedienung vorgesehen, dank welcher der Laserstrahl 52, sobald er an einer Stelle nicht mehr benötigt wird, durch Druck auf eine Taste automatisch und messgenau zur nächsten, einprogrammierten Position 52 weiter bewegt wird. Selbstverständlich ist es dennoch auch möglich, Steuerungsbefehle über die Tastatur einzugeben, z.B. um den Markierungs-Lichtpunkt auf der Stirnwand 50 um 60 cm nach links und 20 cm nach unten zu bewegen.

   Durch die drei Messwerte x, y und z, ist die Steuerung in der Lage, diese Vorgaben in eine entsprechende Ansteuerung der Elektromo tore 16 und 22 umzusetzen, durch welche der Kopf 8 bzw. der Laserstrahl 2 ausgerichtet wird. 



  Im zweiten Anwendungsbeispiel nach Fig. 4 werden Bohrlöcher 53 für an eine Wand 54 zu montierende Möbel, beispielsweise Küchenmöbel, markiert. Auch diese Positionen werden nacheinander angefahren, wobei wiederum entweder jeweils sofort gebohrt oder aber die Stelle angezeichnet wird, z.B. mit einem Bleistift. Darüber hinaus können, um die Montagearbeiten zu erleichtern, auch die Konturen 55 der zu montierenden Möbel markiert werden. Hierzu könnte eine besondere Optik vorgesetzt oder zugeschaltet werden, die den ansonsten punktförmig auftreffenden Laserstrahl 2 in einen Strich umwandelt, z.B. durch entsprechende Bündelung des Laserstrahles 2. Hierdurch können nicht nur einzelne Punkte, sondern Konturen von Gegenständen, im vorliegenden Fall von Möbeln, an eine Wand projiziert werden.

   Denkbar ist hierzu auch ein gesteuertes Hin- und Herschwenken des Laserstrahles 2 mittels des Elektromotors 16 oder 22. 



  Insbesondere in Altbauten, in denen häufig schiefe Böden und Decken anzutreffen sind, ergibt sich durch die vorliegende Erfindung eine grosse Arbeitserleichterung. Es ist besonders hevorzuheben, dass auch allfällige Unebenheiten der Wand 54 festgestellt und ausgemessen werden können, sodass auch die Lage und Dicke von zwischen Wand und Möbel anzuordnenden Distanzhaltern ermittelbar ist. Die ganze Arbeit des Ermittelns der Waagerechten, des Ausmessens des Raumes und des Festlegens der Montageposition sowie des Messens und Markierens einer Vielzahl von Bohrloch-Positionen entfällt. 



  Wie in diesen beiden Anwendungsbeispielen, kann der Erfindungsgegenstand in vielfältiger Weise verwendet werden, wobei besonders bei aufwändigen Mess- und Markierarbeiten ein enormer Zeitgewinn erzielbar ist. Es ist besonders hervorzuheben, dass bei wiederkehrenden, gleichartigen Markierungen, wie beim Beispiel des Tunnels oder bei der häufigen Montage gleicher Elemente, die Werte zur Wiederverwendung gespeichert werden können. Beispielsweise könnten die Messwerte der Küchenmöbel-Elemente eines ganzen Möbelprogrammes gespeichert werden, sodass sie auf der Montagestelle nur abgerufen zu werden brauchen. 



  Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist das Ausmessen von Räumen und dergleichen, insbesondere bei den erwähnten Altbauten, mit schiefen Böden und Decken. Dabei kann der Laserstrahl 2 manuell, d.h. über die Tastatur oder auch über eine Fernbedienung, beispielsweise zu den Raumecken gerichtet werden. Hierdurch lassen sich nicht nur die Entfernungen zwischen diesen Raumecken, sondern eben auch die genaue Abweichung von Boden und Decke von der Waagerechten ermitteln. In Weiterentwicklung dieses Gedankens wäre es auch denkbar, dass der Laserstrahl 2 programmgesteuert den erreichbaren, rund um das Gerät liegenden Raum in Suchschleifen 56 durchfährt und entweder permanent oder in festzulegenden Abständen Messungen durchführt. Im Zusammenspiel der Winkel- und Distanzmessung ergibt sich nach und nach ein elektronisch erfasstes und speicherbares Bild der Raumstruktur.

   Dies ist besonders bei der Erfassung des Ist-Zustandes für Umbauarbeiten günstig. Die gemessenen Werte könnten danach auch in ein CAD-Zeichenprogramm eines Planungsbüros eingespiesen werden. 



  Die Funktionsabläufe ergeben sich aus dem Funktionsschema nach Fig. 5. Der von der Laser-Lichtquelle 57 erzeugte Laserstrahl 2a trifft auf ein Hindernis, z.B. eine Wand, die als Projektionsfläche 58 dient. Am Ort des Auftreffens bildet der Laserstrahl 2a ein Lichtpunkt 59, der diese Stelle markiert. Der reflektierte Laserstrahl 2b gelangt zurück zu einer Empfangseinrichtung 60 und wird der Steuerung 19 als Entfernungs-Signal z zugeführt. Gleichzeitig empfängt die Steuerung 19 das Seiten-Winkel-Signal x und das Höhen-Winkel-Signal y, von den beiden der Winkelmessung dienenden Marken-Leseeinrichtungen 18 und 25. Mit n sind die Signale der Nivellierungs-Libellen 35 und 36 angedeutet. Die Signale z, x, y und n werden in einem Rechner 61 verarbeitet, dem vorzugsweise ein Speicher 62 zugeordnet ist.

   Der Speicher 62 kann auch entfernbar bzw. auswechselbar sein, z.B. eine Chipkarte oder eine Diskette. Die Steuerung verfügt ausserdem über mindestens einen Ausgang 63 zu einem Display bzw. zur Datenübertragung sowie über mindestens einen Eingang 64 für den Anschluss einer Eingabetastatur bzw. zur Dateneinspeisung. Display und Eingabetastatur sind vorzugsweise aussen am Geräte-Gehäuse 1 angebracht, können aber auch separat angeordnet sein. Vorteilhaft ist zudem die Verwendung einer separaten Fernsteuerung. Durch die Steuerung 19 können die Elektromotore 16 und 22 zur Ausrichtung des Kopfes 8 angesteuert werden. 



  Drei Varianten der der Aussendung und dem Empfang des Laserstrahles 2 dienenden, im Kopf 8 angeordneten optischen Teile, sollen nun noch anhand der schematischen Fig. 6 bis 8 erläutert werden. 



  In der ersten Variante ist eine Laser-Lichtquelle 65 vorgesehen, z.B. eine Laserdiode, die sich direkt auf der Achse des vom Kopf 8 auszusendenden Laserstrahles 2a befindet. Ferner ist, zur Bündelung des Laserstrahles 2a, eine ebenfalls bekannte optische Linse 66 vorgesehen. Der vom Hindernis, z.B. der Wand 50 oder 54, zurückgeworfene Laserstrahl 2b kommt auf der gleichen Achse in den Kopf 8 zurück und trifft, nachdem er wiederum durch die Linse 66 gebündelt wurde, auf einen Lichtteiler 67. Dieser ist so ausgebildet, dass er den austretenden Laserstrahl 2a durchlässt, den eintretenden Laserstrahl 2b aber spiegelt. Durch die diagonale Anordnung des Lichtteilers 67 wird dabei der eintretende Laserstrahl 2b in Richtung auf eine Fotozelle 68 umgelenkt und so von der Steuerung empfangen.

   Der vom Hindernis zurückgeworfene Laserstrahl 2b wird auf an sich bekannte Weise zur Distanzmessung verwendet. Der Laserstrahl 2a kann zu diesem Zweck pulsierend ausgestrahlt werden und die Zeitspanne zwischen Ausgang des Laserstrahles 2a und Eingang des zurückkommenden Laserstrahles 2b gemessen werden. Der besondere Vorteil ist, dass derselbe Laserstrahl sowohl zur Markierung als auch zur Distanzmessung verwendet wird. Dank der Anordnung des Lichtteilers 67 und der Fotozelle 68 ist zudem sichergestellt, dass die Distanzmessung auf genau der gleichen Achse wie die Markierung erfolgt. Dieses System ist daher nicht nur besonders rationell, sondern zugleich auch sehr präzise. 



  Ausgehend vom Umstand, dass beispielsweise in Fällen, wo ein Empfang des Laserstrahles auf besonders grosse Entfernungen möglich sein soll, die Laser-Lichtquelle 65 nicht gleich gut für die Markierung wie auch für die Distanzmessung geeignet ist, ist in der zweite Variante nach Fig. 7 eine zweite Laser-Lichtquelle 69 vorgesehen. Beispielsweise liesse sich eine erste Laser-Lichtquelle 65 für sichtbares Laserlicht im Wellenlängenbereich von 635 nm für den Markierungs-Laserstrahl 2a und eine zweite Laser-Lichtquelle 69 für unsichtbares, aber für Distanzmessungen hervorragend geeignetes Laserlicht im Wellenlängenbereich von 850-1650 nm verwenden.

   Diese zweite Laser-Lichtquelle 69 ist so angeordnet, dass deren Laserstrahl 2c durch den auch hier vorhandenen Lichtteiler 67 auf annähernd die gleiche Achse wie der von der ersten Laser-Lichtquelle 65 stammenden Laserstrahl 2a umgelenkt wird. Die dem Empfang des zurückgeworfenen Laserstrahles 2b dienende Fotozelle 68 ist hier mit Abstand hinter einer zweiten optischen Linse 70 angeordnet. Um ein störungsfreies Funktionieren zu gewährleisten, können die beiden Laser-Lichtquellen 65 und 69 abwechselnd an- und abgeschaltet werden. Da dies im Abstand von beispielsweise 20 Millisekunden erfolgen kann, ist dies für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar, sodass die Ablesbarkeit des Markierungs-Laserstrahles 2a nicht beeinträchtigt ist. 



  Wie in Fig. 8 dargestellt, kann die Optik, bzw. die optische Linse 66, mittels eines Elektromotors 71 entlang einer Führung 72, z.B. mit einer Zahn- oder Gewindestange, in Achsrichtung des Laserstrahles 2a/2c bewegt werden. Diese Einrichtung dient dazu, den Laserstrahl 2a/2c, bzw. den durch diesen auf der Projektionsfläche 58 gebildeten Lichtpunkt 59, zu fokussieren bzw. auf die gewünschte Grösse und Deutlichkeit zu bringen. Da dies direkt von der Entfernung zwischen dem Gerät und der Projektionsfläche 58 abhängig ist, erfolgt die Fokussierung zweckmässigerweise automatisch über die Steuerung 19, welche dem Elektromotor 71 die Steuerungsbefehle auf Grund des ihr jeweils vorliegenden Distanz-Messwertes z erteilt. 



  Zur bereits erwähnten Umwandlung des ansonsten am Hindernis punktförmig auftreffenden Laserstrahles 2a in einen für besondere Markierungszwecke günstigeren Striches, kann an Stelle der optischen Linse 66 eine Strich-Optik eingesetzt werden. Diese ist beispielsweise so ausgebildet, dass die Linse bis auf einen Schlitz abgedunkelt ist. Denkbar ist auch eine schwenk- bzw. drehbare Halterung 73, wie sie in Fig. 6 gestrichelt angedeutet ist, durch welche wechselweise die normale optische Linse 66 oder die Strich-Optik 74 in die optische Achse des Laserstrahles 2a schwenken lässt. 



  Es liegt im Rahmen der Erfindung, die einzelnen Teile auch anders vorzusehen.

Claims (19)

1. Verfahren zum Markieren und/oder Messen mittels eines Lichtstrahles, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtstrahl- oder Laserstrahl-Gerät verwendet wird, bei welchem der Licht- bzw. Laserstrahl (2) von einem beweglichen Kopf (8) ausgestrahlt wird, wodurch der Licht- bzw. Laserstrahl (2) nacheinander auf eine Mehrzahl von zu markierenden oder messenden Positionen (52) ausrichtbar ist, wobei mittels mit einer elektronischen Steuerung (19) verbundenen Einrichtungen (17, 18, 23, 25, 57, 60, 65, 68) der Seiten-Winkel (x) und der Höhen-Winkel (y) der Ausrichtung des Licht- bzw. Laserstrahles (2) sowie die Distanz (z) zwischen dem Licht- oder Laserstrahl-Gerät und der jeweiligen Position (52) ermittelt wird und das Ausrichten des Licht- bzw.

Laserstrahles (2) auf die Positionen (52), oder das Messen dieser Ausrichtungen, in Bezug auf den Seiten- und Höhen-Winkel (x, y) auf der Grundlage der gemessenen Distanz (z) erfolgt und wobei der an der jeweiligen Position (52) vom auftreffenden Licht- bzw. Laserstrahl (2) gebildete Lichtpunkt (59) als Markierung für die durchzuführenden Arbeiten verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerung (19) eine Mehrzahl von zu markierenden Positionen (52) eingegeben wird, die bestimmten Ausrichtungen (x, y) des Licht- bzw.

Laserstrahles (2) entsprechen, welche Positionen (52) vom Bediener nacheinander abrufbar sind oder in vorgegebener zeitlicher Folge angesteuert werden und als Lichtmarkierung, z.B. als Lichtpunkt (59), nacheinander schablonenartig auf die jeweilige Projektionsfläche (58), z.B. eine Wand (50, 54), gestrahlt und für die durchzuführenden Arbeiten, z.B. das Anbringen von Bohrlöchern (53), verwendet werden.

3.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektion der schablonenartigen Folge von einzelnen Positionen (52), bzw. die hierzu notwendige Ansteuerung des Kopfes (8), derart in Abhängigkeit von der gemessenen Distanz (z) erfolgt, dass die sich auf der Projektionsfläche (58) ergebende Entfernung zwischen den einzelnen Positionen (52) untereinander einem vorgegebenen, gewünschten Wert entspricht, unabhängig davon, in welcher Entfernung zur Projektionsfläche das Licht- oder Laserstrahl-Gerät aufgestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Markieren von Konturen (55) von zu montierenden Elementen, beispielsweise von an einer Wand (54) zu montierenden Möbeln, der ansonsten auf der Projektionsfläche als Lichtpunkt auftreffende Licht- bzw.

Laserstrahl (2) zu einem Strich umgewandelt wird, z.B. mittels einer den Licht- bzw. Laserstrahl (2) zu einem Strich einengenden oder bündelnden Optik oder durch gesteuertes Hin- und Herschwenken des Licht- bzw. Laserstrahles (2).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Licht- bzw. Laserstrahl (2) zu Messzwecken in Suchschleifen (56) über die zu messenden Flächen oder den zu messenden Raum bewegt wird, wozu die Steuerung (19) Elektromotore (16, 22) entsprechend steuert und wobei entweder kontinuierlich oder in festgesetzten Abstän den Messungen der Winkel (x, y) und der Distanz (z) erfolgen und die Messergebnisse gespeichert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster, zur Markierung oder Messung verwendbarer Licht- bzw.

Laserstrahl (2) und ein zweiter, zur Distanzmessung verwendbarer Licht- bzw. Laserstrahl vorgesehen ist, welche beiden Licht- bzw. Laserstrahlen annähernd auf der gleichen Achse liegen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Licht- bzw. Laserstrahl (2) vorgesehen ist, der sowohl zum Markieren bzw. Messen als auch zur Distanzmessung verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der gemessenen Distanz (z) der Licht- bzw. Laserstrahl (2) durch die Steuerung (19) automatisch fokussiert wird, d.h. der auf der Projektionsfläche (58) gebildete Lichtpunkt (59) oder Strich auf die gewünschte Grösse und Deutlichkeit gebracht wird, wozu durch Ansteuerung eines Elektromotors (70) eine entlang einer Führung (71) in Achsrichtung des Licht- bzw.

Laserstrahles (2) bewegbare optische Linse (66) verschoben wird.

9. Gerät zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Ausstrahlen eines Licht- bzw. Laserstrahles (2), welche in einem beweglichen Kopf (8) angeordnet sind, der in einem um eine annähernd senkrechte Achse (A-A) drehbaren Drehgestell (4) um eine annähernd waagerechte Achse (B-B) schwenkbar ist, wobei Mittel (17, 18; 23, 25) um die jeweilige Dreh- oder Schwenkposition des Drehgestells (4) und des Schwenkkopfes (8) zu ermitteln, was einen Seiten-Winkel (x) und einen Höhen-Winkel (y) ergibt, und Elektromotore (16, 22) zum Drehen bzw.

Schwenken des Drehgestells (4) und des Schwenkkopfes (8) vorgesehen sind, wobei eine Einrichtung zur Messung des Distanz (z) zwischen dem Gerät und der zu markierenden bzw. messenden Projektionsfläche (58) und eine elektronische Steuerung (19) vorgesehen sind, mittels welchen das Ausrichten des Licht- bzw. Laserstrahles (2) auf die Positionen (52), oder das Messen dieser Ausrichtungen, in Bezug auf den Seiten- und Höhen-Winkel (x, y) auf der Grundlage der gemessenen Distanz (z) erfolgen kann.

10.

Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, um die jeweilige Drehposition des Drehgestells (4) zu ermitteln, eine kreisrunde erste Mess-Scheibe (17) beinhalten, auf der eine Vielzahl von Marken (24) entsprechend dem Scheibenumfang kreisförmig angeordnet ist, welche erste Mess-Scheibe (17) drehfest mit dem Drehgestell (4) oder mit einem an diesem befestigten Drehzapfen (12) verbunden ist und daher zusammen mit dem Drehgestell (4) und die annähernd senkrechte Achse (A-A) drehbar ist sowie eine ortsfest angeordnete, mit der Steuerung (19) verbundene Marken-Leseeinrichtung (18) vorgesehen ist, mit welcher die auf der Mess-Scheibe (17) befindlichen Marken (24) zur Ermittlung der jeweiligen Drehposition erfassbar sind.

11.

Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, um die jeweilige Schwenkposition des Schwenkkopfes (8) zu ermitteln, eine kreisrunde oder teilkreisförmige zweite Mess-Scheibe (23) beinhalten, auf der eine Vielzahl von Marken (24) entsprechend dem Scheibenumfang kreis- oder teilkreisförmig angeordnet ist, welche zweite Mess-Scheibe (23) drehfest mit dem Kopf (8) bzw. mit der annähernd waagerechten Achse (B-B) in Wirkverbindung steht und daher zusammen mit dem Kopf (8) drehbar ist sowie eine ortsfest angeordnete, mit der Steuerung (19) verbundene Marken-Leseeinrichtung (25) vorgesehen ist, mit welcher die auf der zweiten Mess-Scheibe (23) befindlichen Marken (24) zur Ermittlung der jeweiligen Schwenkposition erfassbar sind.

12.

Gerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Marken (24) entweder lichtdurchlässig auf einer lichtundurchlässigen Fläche der Mess-Scheibe (17, 23) oder lichtundurchlässig auf einer lichtdurchlässigen Fläche der Mess-Scheibe (17, 23) sind, wobei die Marken derart codiert sind, z.B. mit einem Strichcode, dass mithilfe einer Beleuchtung eine in der Marken-Leseeinrichtung (18, 25) vorgesehene Einrichtung zur Feststellung eines Hell/Dunkel-Kontrastes, z.B. eine Fotozellen- oder CCD-Sensor-Anordnung, die Dreh- bzw. Schwenkposition ermittelbar ist.

13.

Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (8) von einer an der einen Seite (10) liegenden Endposition bis zu einer an der gegenüberliegenden Seite (11) liegenden Endposition derart um die annähernd waagerechten Achse (B-B) schwenkbar ist (9), dass der vom Kopf (8) ausgehende Licht- bzw. Laserstrahl (2) sowohl nach beiden Seiten (10, 11) als auch in jedem beliebigen Winkel nach oben richtbar ist.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (65), z.B. eine Laserdiode, im Kopf (8) angeordnet ist, vor zugsweise direkt auf der Achse des auszusendenden Licht- bzw. Laserstrahles (2a).

15. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 14, gekennzeichnet durch eine erste Lichtquelle (65), die vorzugsweise direkt auf der Achse des auszusendenden Licht- bzw.

Laserstrahles (2a) angeordnet ist, und eine zweite Lichtquelle (69), deren Licht- bzw. Laserstrahl (2c) durch einen Lichtteiler (67), der den von der einen Seite kommenden ersten Licht- bzw. Laserstrahl (2a) durchlässt und den von der anderen Seite kommenden zweiten Licht- bzw. Laserstrahl (2c) spiegelt, annähernd auf die Achse des Licht- bzw. Laserstrahles (2a) der ersten Lichtquelle umgelenkt wird, wobei der eine Licht- bzw. Laserstrahl (2a) zur Markierung und der andere Licht- bzw. Laserstrahl (2c) mittels einer lichtempfindlichen Einrichtung, z.B. einer Fotozellen- oder CCD-Sensor-Anordnung, zur Distanzmessung verwendet wird.

16. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 15, gekennzeichnet durch mindestens einen Lichtteiler (67), der so ausgebildet ist, dass er den austretenden Licht- bzw.

Laserstrahl (2a) durchlässt, den eintretenden, von einem Hindernis zurückgeworfenen Licht- bzw. Laserstrahl (2b), aber zu einer lichtempfindlichen Einrichtung, z.B. eine Fotozellen- oder CCD-Sensor-Anordnung, umlenkt, wodurch der eintretende Licht- bzw. Laserstrahl (2b) zur Distanzmessung (z) verwendbar ist und wodurch die Markierung und die Distanzmessung (z) mittels des gleichen Licht- bzw. Laserstrahles (2) und auf gleicher Achse erfolgen können.

17. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 16, gekennzeichnet durch eine in der Achse des Licht- bzw. Laserstrahles (2) angeordnete optische Linse (66), welche mittels eines Elektromotors (70) entlang einer Führung (71) in Achsrichtung des Licht- bzw.

Laserstrahles (2) bewegbar ist, wobei der Elektromotor (70) über die Steuerung (19) mit der Einrichtung zur Messung der Distanz (z) derart verbunden ist, dass eine distanzabhängige, automatische Fokussierung des Laserstrahles (2) ermöglicht wird.

18. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 17, gekennzeichnet durch eine schwenk- oder drehbare Halterung (73), mit der sich wechselweise eine optische Linse (66) zur Bündelung des Licht- bzw. Laserstrahls (2) oder eine Strich-Optik (74), zur Umwandlung des ansonsten punktförmig an einem Hindernis auftreffenden Licht- bzw. Laserstrahles (2) in eine strichförmige Markierung, in die Achse des Licht- bzw. Laserstrahles (2) schwenken oder drehen lässt.

19.

Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (3) bzw. das Drehgestell (4) nivellierend gelagert ist, beispielsweise durch eine kardanische Aufhängung, welche durch mindestens eine einen Elektromotor (37, 38) und mindestens eine Libelle (35, 36) aufweisende Einrichtung selbsttätig ist, wobei die Libelle bzw. die Libellen (35, 36) im Drehgestell angeordnet ist bzw. sind.