CN115066590A - 一种激光水准仪及一种用于调平的方法 - Google Patents

Abstract

提出了一种激光水准仪（10），包括至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c），所述至少一个激光发射装置用于将一个、尤其是一维的激光标记（16、16a、16b、16c）沿发射方向（18、18a、18b、18c）发射到投影面（20）上，其特征在于设立用于求取所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于投影面（20）的实际取向的第一传感器装置（24），设立用于至少基于所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于投影面（20）所求取的实际取向来计算所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）的额定取向的控制装置（42）以及设立用于根据所述额定取向来取向所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）的定位装置（22、22a、22b、22c）。此外，还提出了一种用于调平的方法（100）。

Description

一种激光水准仪及一种用于调平的方法

技术领域

本发明涉及一种激光水准仪和一种在使用根据本发明的激光水准仪的情况下用于调平的方法。

背景技术

由DE 20 2011 004 651 U1已知一种用于产生光学的调平信号的调平装置，该调平装置具有壳体和可摆动地布置在壳体中的用于产生调平信号的光信号装置，其中，壳体具有用于调平信号的出射开口。

由DE 10 2007 039 343 A1已知一种摆式激光装置的一般结构。由DE 10 2007039 340 A1以及由DE 10 2009 016 169 A1和DE 421 08 24 A1已知一种摆式激光装置的更具体的实施方式。

发明内容

本发明从一种激光水准仪出发，所述激光水准仪包括至少一个激光发射装置，所述激光发射装置用于将至少一维的激光标记、尤其是激光线沿发射方向发射到投影面上。

提出激光水准仪包括：

-第一传感器装置，用于求取所述至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向，

-控制装置，设立用于至少基于至少一个激光发射装置关于投影面所求取的实际取向来计算所述至少一个激光发射装置的额定取向，以及

-定位装置，用于根据所述额定取向来取向所述至少一个激光发射装置。

激光水准仪用于在调平、取向、测量和/或标记任务的范围内产生至少一个光学的激光标记、如其尤其在手工领域中出现的那样。例如，激光水准仪应用在建筑物的内部构造中、应用在建筑工程中、应用在将标记安装在墙壁上或类似物中。激光标记例如可以通过一维的激光线给出。可以考虑至少一维的激光线的任意设计方案、例如激光标记的连续线或线性图案、如激光点（点状激光线）或激光划线（虚线激光线）。此外，也可以考虑二维激光标记、例如（细长延伸的）矩形等。替代地或附加地，激光标记可以实现为由至少两条相交的激光线构成的激光十字。特别地，可以考虑正交的激光十字，其中两条激光线以直角相交。所述激光标记通过所发射的激光辐射的投影在远处的物体上产生。激光标记被发射到其上的物体的区域在下文中被称为投影面。在激光水准仪的典型应用场景中，投影面通过平坦的面、例如墙壁、屋顶斜面、地板或天花板给出。激光水准仪可以实现为可静止运行的设备和/或手持式设备。

激光发射装置用于将激光标记发射到投影面上。在一种实施方式中，所述至少一个激光发射装置设立用于发射至少一维的激光标记、尤其是激光线并且将其投射到投影面上。所述至少一个激光发射装置为此将激光辐射沿发射方向或低于发射方向发射到投影面上。在此，发射方向是如下方向，沿该方向基本上或平均地发射激光功率。“基本上”应理解为至少60%、特别是至少80%、非常特别是至少90%。例如，发射装置在射束状发射的激光的情况下与发射的激光束共线。在发射的激光平面（其投射到投影面上，在那里产生激光线）中，发射方向例如通过如下方向给出：沿该方向在假设距投影面足够大的间距的情况下基本上（即平均地）进行发射。应注意的是，至少一个激光发射装置实现的发射方向对于本发明的实施很重要，而不一定是如何实现激光辐射发射的方式和方法。

在一种实施方式中，所述至少一个激光发射装置尤其可以实现为至少一个使射束成形和/或使射束转向和/或影响激光辐射的特性的光学元件、尤其例如实现为透镜、滤光器、衍射元件、镜子、反射器、光学透明玻璃或类似物，或者包括至少一个这样的光学元件。在下文中，“光学器件”表示这种光学元件的任何选择和/或组合。尤其可以使用柱状透镜，以便在技术上简单地实现由激光光源发射的激光束向激光平面的扇形，从而在将该激光平面投影到投影面上时产生激光线。发射方向在该实施方式中（在该实施方式中光学器件被用作激光发射装置）由光学器件限定或确定。例如所提到的柱面透镜基于其折射特性限定由其产生和发射的激光平面的发射方向。

在一种替代的或附加的实施方式中，所述至少一个激光发射装置具有用于在投影面上产生光学的激光标记的至少一个激光光源、例如激光器、半导体激光器或激光二极管。

在一种替代的或附加的实施方式中，所述至少一个激光发射装置具有激光光源和光学器件。例如光学器件可以被选择为衍射元件，用于将由激光光源发射的激光束转换成用于产生至少一维的激光标记、特别是激光线的激光平面。在该实施方式中，衍射元件和激光光源共同形成激光发射装置。

此外，至少一个激光发射装置也可以具有非光学元件、例如用于调整的器件和/或用于控制激光光源和/或用于控制激光发射装置的其他部件的电子电路。

第一传感器装置用于求取至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向。因此，第一传感器装置同样用于求取借助于至少一个激光发射装置发射的至少一个激光标记关于投影面的实际取向。“关于”在此尤其应理解为“相对于”。

在激光水准仪的一种实施方式中，第一传感器装置包括至少一个用于沿间距测量方向非接触式地测量间距的间距传感器，其中，间距传感器关于旋转轴线可运动地、尤其可旋转地或可调节地被支承，其中，间距测量方向相对于旋转轴线构成预定的角度，其中，第一传感器装置设立用于基于沿不同方向、即在间距传感器相对于旋转轴线的不同的相对布置的情况下的至少三个间距测量来求取至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向。在此，间距传感器尤其可以实现为激光测距仪和/或超声波测距仪和/或雷达测距仪。例如，间距传感器可以实现为SPAD激光测距仪。预定的角度尤其可以是小于90°、尤其小于60°、非常尤其小于30°的锐角（角度的开口朝向投影面）。在此，在间距传感器围绕旋转轴线完全旋转的情况下，目标点描述在投影面上的椭圆，间距传感器在投影面上求取到该目标点的间距。基于所述至少三个间距测量，可以计算地确定所述至少一个激光发射装置关于投影面的相对取向。特别地，可以从至少三个间距测量A₁、A₂、A₃ 连同相关的角度

1、

2、

3中确定位于投影平面中的至少两个向量，其中，相应的向量分别连接两个间距测量的目标点。例如，可以在间距测量A1、A2的目标点之间定义第一向量，并且可以在间距测量A2、A3的目标点之间定义第二向量。在使用这些向量的情况下，随后可以通过计算向量交叉积来计算投影面的法向量，在使用该法向量的情况下又可以求取至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向。此外，可以考虑执行在椭圆上的多个目标点的多个间距测量。

在激光水准仪的一种替代的或附加的实施方式中，第一传感器装置包括至少三个彼此间隔开的或三个彼此成角度布置的用于非接触式地测量间距的间距传感器，其中，第一传感器装置设立用于，基于间距传感器的三个间距测量来求取至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向。以这种方式，可以省去（特别是单个的）间距传感器的可运动的、特别是可旋转的或可调节的支承，从而可以实现机械上特别稳定的激光水准仪。

在激光水准仪的一种替代的或附加的实施方式中，第一传感器装置包括至少一个用于检测位置分辨的间距测量的位置分辨的飞行时间间距传感器，其中，第一传感器装置设立用于，基于位置分辨的间距测量来求取至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向。飞行时间间距传感器原则上是本领域技术人员已知的。以这种方式，可以特别快速地求取至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向。

在激光水准仪的一种替代的或附加的实施方式中，第一传感器装置包括至少一个立体摄像机，其中，第一传感器装置设立用于，基于立体摄像机的图像数据来求取至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向。替代地或附加地，第一传感器装置也可以包括所谓的“主动立体摄像机”，其中为了产生在图像数据中可探测的特征，借助于附加的投影仪将图案或类似物投射到投影面上（尤其适用在结构差的投影面、如白墙中）。

在激光水准仪的一种替代或附加的实施方式中，所述第一传感器装置包括：

• 用于沿发射方向发射激光辐射的激光器，其中，所述激光器关于旋转轴线可运动地、尤其可旋转地或可调节地被支承，其中，所述激光器相对于所述旋转轴线构成预定的角度，

• 用于检测图像环境的至少一个图像的至少一个摄像机，

• 其中，所述第一传感器装置设立用于，在沿至少三个不同方向发射激光辐射时检测至少一个图像，其中，所述图像环境至少包括投射到投影面上的激光辐射，并且由所述至少一个图像求取所述至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向。

以这种方式可以实现结构上特别简单的激光水准仪。在此，第一传感器装置设立用于，执行图像评估或图像分析并且从目标点在所述至少一个图像中的位置求取所述至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向。

在激光水准仪的一种替代或附加的实施方式中，所述第一传感器装置包括：

• 至少三个彼此成角度地布置的激光器，所述激光器用于分别沿发射方向发射激光辐射，

• 用于检测图像环境的至少一个图像的至少一个摄像机，

• 其中，所述第一传感器装置设立用于，在沿至少三个发射方向发射激光辐射时检测至少一个图像，其中，所述图像环境至少包括投射到投影面上的激光辐射，并且由所述至少一个图像求取所述至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向。

以这种方式，可以省去激光器的可运动的、尤其是可旋转的或可调节的支承，从而可以实现机械上特别稳定的激光水准仪。

“求取”尤其可理解为，推导出如下陈述或信息，所述陈述或信息允许推断出所述至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向。因此尤其可以考虑的是，在使用第一传感器装置的情况下首先确定另一（另外的）部件--例如壳体或第一传感器装置本身--关于投影面的实际取向，其中，从至少一个激光发射装置与另一部件的已知关系--例如经由马达位置或由结构决定的相对布置等--接着可以至少间接地经由另一部件关于投影面的实际取向来求取或计算至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向。

控制装置用于控制、尤其是运行激光水准仪。控制装置至少设立用于至少基于至少一个激光发射装置关于投影面所求取的实际取向来计算至少一个激光发射装置的额定取向。为此，控制装置具有至少一个处理器、存储器和具有评估例程和/或计算例程和/或控制例程的运行程序。特别地，控制装置与激光水准仪的其他部件、例如定位装置、激光光源、第一传感器装置等在信号技术上连接。评估例程和/或计算例程尤其包括合适的并且特别参数化的函数、例如三角函数，以便能够基于至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向，尤其基于关于投影面的实际取向和关于设备外部的基准的实际取向来计算至少一个激光发射装置的相应的额定取向。

“提供”或“设立”在下文中应具体理解为“编程”、“设计”、“构思”和/或“配备”。将对象“设置”或“设立”用于特定功能尤其应理解为，对象在至少一个应用和/或运行状态中满足和/或实施该特定功能或者设计用于满足该功能。

定位装置用于根据额定取向对至少一个激光发射装置进行取向。在一种实施方式中，定位装置设立用于，将激光发射装置、即所述光学器件和/或所述激光光源进行取向。在激光水准仪的一种实施方式中，所述至少一个激光发射装置在使用定位装置的情况下能够至少围绕第一轴线旋转。特别地，第一轴线平行于或共线于至少一个激光发射装置的发射方向延伸。如果激光发射装置例如将激光线发射到投影面上，则该激光线可以通过激光发射装置的旋转在其倾斜角方面改变。换句话说，激光线可以在投影面上转动。在此，旋转也可以被限制到预定的角度范围、例如由结构决定。围绕第一轴线的旋转限定了激光发射装置的所谓的滚动角。

在激光水准仪的一种替代的或附加的实施方式中，所述至少一个激光发射装置能够在使用定位装置的情况下至少围绕第二轴线旋转。如果至少一个激光发射装置例如将激光线发射到投影面上，则激光线的取向可以通过至少一个激光发射装置围绕第二轴线的旋转在另一自由度上改变。在此，旋转同样可以被限制在预定的角度范围内。在一个实施例中，第一轴线和第二轴线基本上彼此正交。“基本上正交”尤其应理解为，两个轴线具有与正交布置的小于15%、尤其小于10%、非常尤其小于5%的最大偏差。尤其地，围绕第二轴线的旋转能够限定至少一个激光发射装置的并且因此限定发射方向的所谓的俯仰角（也可以是：上下俯仰角或仰角或竖直角或上升角）。如果所述俯仰角改变，则因此改变高度（也可以是：标高或高度），即发射到投影面上的激光标记的竖直位置。

在激光水准仪的一种替代的或附加的实施方式中，所述至少一个激光发射装置能够在使用定位装置的情况下至少围绕第三轴线旋转。如果至少一个激光发射装置例如将激光线发射到投影面上，则激光线的取向可以通过至少一个激光发射装置围绕第三轴线的旋转再次在另一自由度上改变。在此，旋转同样可以被限制在预定的角度范围内。在一个实施例中，第二轴线和第三轴线基本上彼此正交。特别地，围绕第三轴线的旋转可以限定至少一个激光发射装置的并且因此限定发射方向的所谓的偏航角（也可以是：方位角或水平角或偏离角）。如果所述偏航角改变，则因此改变水平方向（也可以是：方位），即发射到投影面上的激光标记的水平位置。

尤其可以考虑的是，三个轴线跨越笛卡尔坐标系。有利地，所述定位装置能够实现，所述至少一个激光发射装置在多个自由度中、尤其在至少3个自由度中自由地取向。

在激光水准仪的一种实施方式中，为了使至少一个激光发射装置围绕第一轴线旋转，定位装置具有第一定位元件、尤其是滚动定位元件。替代地或附加地，为了使至少一个激光发射装置围绕第二轴线旋转，定位装置具有第二定位元件、尤其俯仰定位元件。替代地或附加地，为了使至少一个激光发射装置围绕第三轴线旋转，定位装置又具有第三定位元件、尤其是偏航定位元件。定位元件尤其可理解为定位装置的装置或机构，所述装置或机构用于主动地调节或改变至少一个激光发射装置的取向。尤其可以借助于定位元件改变至少一个激光发射装置的取向，直至达到至少一个激光发射装置的期望的额定取向。在此，第一定位元件用于至少一个激光发射装置围绕第一轴线的主动取向，第二定位元件用于至少一个激光发射装置围绕第二轴线的主动取向和/或第三定位元件用于至少一个激光发射装置围绕第三轴线的主动取向。

在激光水准仪的一种实施方式中，定位元件中的至少一个定位元件包括机电的致动器。在一个实施例中，所有的定位元件、即所述第一定位元件和所述第二定位元件和所述第三定位元件是用于产生用于取向所述至少一个激光发射装置的运动的机电的致动器。作为机电的致动器例如可以考虑电动马达、尤其是伺服马达和/或压电元件。机电的致动器尤其适合于根据额定取向执行至少一个激光发射装置的自动取向。在一个实施例中，定位元件由激光水准仪的控制装置控制、尤其是调节。尤其可以这样给出“自调平”的激光水准仪。

在激光水准仪的一种替代的或附加的实施方式中，定位元件中的至少一个定位元件、尤其是第一定位元件和第二定位元件以及第三定位元件能够手动地、尤其是机械地操纵。“能够手动地操纵”尤其可理解为，激光水准仪的使用者能够在使用定位元件的情况下执行至少一个激光发射装置的手动取向。例如可以考虑的是，定位元件实现为机械的调节螺钉，其中，通过转动调节螺钉--尤其也除了通过机电的致动器的机动的操纵之外--手动地改变至少一个激光发射装置的取向并且因此可以实现额定取向。

在激光水准仪的一种实施方式中，激光水准仪具有输出装置，借助于所述输出装置能够向使用者输出关于为了实现额定取向而要进行的对第一定位元件和/或第二定位元件和/或第三定位元件的操纵的信息。“输出装置”应理解为设立用于将至少一个变化的信息声学地、光学地和/或触觉地输出给使用者的器件。输出例如可以借助于屏幕，尤其是触敏屏幕来实现。替代地或附加地，可考虑的是，待输出的信息或结果也被输出到数据处理系统。后者包括将信息至少输出到外部设备，如智能手机、平板电脑、PC以及本领域技术人员认为有意义的另一外部设备，所述外部设备通过激光水准仪的数据通信接口与所述激光水准仪连接。特别地，输出装置可以直接安装在激光水准仪的壳体中并且附加地也可以通过外部输出装置来补充。在使用借助于输出装置输出给激光水准仪的使用者的信息的情况下，使用者能够这样操纵定位元件，使得获得至少一个激光发射装置的额定取向。此外，当发射到投影面上的激光线不“在水中”时，可以借助于输出装置输出其他信息、例如警告。

在激光水准仪的一种实施方式中，激光水准仪具有输入装置，借助于该输入装置可以由使用者预定倾斜角，尤其一维的激光标记应当在投影面上具有该倾斜角，其中，控制装置设立用于计算至少一个激光发射装置的额定取向，使得激光标记能够在预定的倾斜角下发射、尤其被发射。特别地，倾斜角可以关于设备外部的基准、例如重力方向（竖直）或地平线（水平）给出。如果使用者没有输入这种信息，则可以考虑的是，激光水准仪自动地调节或操控预定义的倾斜角、例如0°或90°。“输入装置”应理解为如下器件，所述器件设立用于将至少一个信息声学地、光学地和/或触觉地由使用者提供给激光水准仪。输入例如可以借助于触敏屏幕和/或键盘和/或其他操作元件实现。替代地或附加地，可以考虑借助于处理数据的系统（例如智能手机）输入待输入的信息，所述处理数据的系统通过激光水准仪的数据通信接口与所述激光水准仪连接。此外，输入装置可以用于打开和关闭激光标记的发射。

在激光水准仪的一种实施方式中，激光水准仪具有用于检查激光水准仪、尤其是至少一个激光发射装置关于设备外部的基准的取向的装置。设备外部的基准尤其可以通过重力方向和/或地磁场给出。用于检查取向的装置例如可以通过水平仪（

器）和/或倾斜传感器、尤其是加速度传感器和/或转速传感器和/或磁场传感器和/或电光水平仪和/或电解工作的传感器来实现，其中，倾斜传感器借助于输出装置将激光水准仪的取向输出给使用者。这样可以以特别简单的方式实现，至少一个激光发射装置相对于设备外部的基准的限定的参考能够至少间接地建立。尤其可以考虑的是，控制装置如此设置，使得至少一个激光发射装置的额定取向的计算至少基于关于投影面所求取的实际取向来进行，其中，所述计算在以下假设下进行：激光水准仪、尤其激光发射装置借助于用于检查取向的装置已经关于设备外部的基准取向（“预调平”）。如果激光标记例如通过激光线实现，则可以实现，激光线在投影面上水平地（垂直于重力方向）或竖直地（沿重力方向）或以限定的、尤其由使用者预定的倾斜角（关于设备外部的基准）取向。

“设备外部的基准”尤其应理解为相对于激光水准仪外部的且独立的参考参量、尤其是方向。设备外部的基准例如可以实现为地磁场的重力方向和/或北方向。替代地或附加地，设备外部的基准也可以由激光水准仪的使用者自由限定。例如，在激光水准仪在建筑物内部结构中的应用中，从略微倾斜的壁开始，设备外部的基准可以通过该壁的“上-下”方向来限定，也就是说，竖直方向由这个略微倾斜的壁来预定（换句话说：略微倾斜的壁的取向取代垂线方向）。

在激光水准仪的一种替代的或附加的实施方式中，激光水准仪具有第二传感器装置，所述第二传感器装置用于求取至少一个激光发射装置关于至少一个设备外部的基准的实际取向，其中，控制装置设立用于基于至少一个激光发射装置关于设备外部的基准所求取的实际取向以及至少一个激光发射装置关于投影面所求取的实际取向来计算至少一个激光发射装置的额定取向。第二传感器装置用于求取至少一个激光发射装置关于至少一个设备外部的基准的实际取向。因此，第二传感器装置同样用于求取至少一个--借助于激光发射装置发射的--激光标记、尤其是激光线关于设备外部的基准的实际取向。尤其可以以这种方式放弃激光水准仪的取向（例如如之前结合用于检查取向的装置所阐述的那样），因为在计算至少一个激光发射装置的额定取向时已经考虑了激光水准仪的取向。因此，激光水准仪可以在其使用方面进一步简化和自动化。此外，激光水准仪的使用也可以在不平坦的地面上和/或手持式实现。尤其可以实现的是，至少一个激光发射装置围绕第二轴线的旋转使发射方向关于所述至少一个设备外部的基准（例如关于重力方向，参见下文）的仰角或竖直角被限定或者所述至少一个激光发射装置围绕所述第三轴线的旋转使所述发射方向关于所述至少一个设备外部的基准（例如关于地磁场，参见下文）的方位角（水平角）被限定。

在激光水准仪的一种实施方式中，第二传感器装置设立用于，求取至少一个激光发射装置关于重力方向和/或关于地磁场（作为装置外部的基准）的实际取向。这样可以实现，至少一个激光发射装置相对于竖直方向或水平方向和/或空间方向（罗盘方向）建立的限定的参考。此外，由此可以实现，尤其一维的激光标记关于设备外部的基准水平地发射到投影面上。如果激光标记例如通过激光线实现，则可以有利地实现，激光线在投影面上水平地（垂直于重力方向）或竖直地（沿重力方向）或以限定的、尤其由使用者预定的倾斜角（关于重力方向）取向。特别地，以这种方式可以产生激光标记，特别是投射到投影面上，其与地板、天花板、墙壁或其他物体（例如机柜的竖直壁）的取向无关的基准，但特别是也与激光水准仪的壳体的取向无关的基准。

在激光水准仪的一种实施方式中，第二传感器装置包括至少一个倾斜传感器、尤其是加速度传感器和/或转速传感器和/或磁场传感器和/或电光水平仪和/或电解工作的传感器。这种传感器允许简单地、尤其是小结构地集成到激光水准仪中，同时可靠地求取相对于设备外部的基准的参考。

在所述激光水准仪的一种实施方式中，所述激光水准仪包括：

• 至少一个另外的激光发射装置，所述至少一个另外的激光发射装置用于将另外的、尤其一维的激光标记、尤其是激光线沿另外的发射方向发射到投影面上，

• 其中，借助于所述第一传感器装置能够求取所述至少一个另外的激光发射装置关于投影面的另外的实际取向，和/或其中，借助于为了求取所述至少一个另外的激光发射装置关于投影面的另外的实际取向的至少一个另外的第一传感器装置能够求取所述至少一个另外的激光发射装置关于投影面的另外的实际取向，

• 其中，所述控制装置还设立用于基于关于投影面所求取的另外的实际取向来计算所述至少一个另外的激光发射装置的另外的额定取向，以及

• 另外的定位装置，用于根据另外的额定取向对所述至少一个另外的激光发射装置进行取向。

这样可以说明一种激光水准仪，其可以将多个激光标记发射到投影面上。例如，这样平行的激光线可以以限定的、尤其可预定的彼此间的间距和/或正交相交的激光线（激光十字）和/或以限定的、尤其可预定的角度相交的激光线发射到投影面上。

特别地，每个另外的定位装置同样具有三个轴线，每个另外的激光发射装置可围绕所述轴线旋转。为此，每个另外的定位装置同样具有定位元件。在一种实施方式中，每个另外的激光发射装置同样能够在使用相应的另外的定位装置的情况下围绕另外的第一轴线旋转。在此，相应的另外的第一轴线可以平行于或共线于相应的另外的激光发射装置的发射方向延伸。在此，相应的另外的定位装置的相应的另外的第二轴线（例如用于调节相应的另外的激光发射装置的俯仰角）还可以与（第一）定位装置的第二轴线相同。特别地，（第一）定位装置的和每个另外的定位装置的第二定位元件可以是相同的、即相同的构件。在此，相应的另外的定位装置的相应的另外的第三轴线（例如用于调节相应的另外的激光发射装置的偏航角）还可以与（第一）定位装置的第三轴线相同。特别地，（第一）定位装置的和每个另外的定位装置的第三定位元件可以是相同的、即相同的构件。

在一个实施例中，激光水准仪具有两个激光发射装置，用于发射两个呈激光线形式的一维的激光标记。激光水准仪具有两个定位装置，用于根据相应的额定取向对相应的激光发射装置进行取向。第一定位装置包括第一（滚动）定位元件、第二（俯仰）定位元件以及第三（偏航）定位元件，使得第一激光发射装置能够在3个自由度中围绕三个轴线旋转。第二定位装置同样包括第一（滚动）定位元件、第二（俯仰）定位元件以及第三（偏航）定位元件，从而第二激光发射装置也能够在3个自由度中围绕三个轴线旋转。在此，在一个变型方案中，用于相应的定位装置的所有定位元件设置为单独的构件（即，6个定位元件）。在第二变型方案中，用于两个定位装置的第三（偏航）定位元件实现为相同的定位元件（共同的构件）（即，5个定位元件）。在替代的或附加的第三变型方案中，用于两个定位装置的第二（俯仰）定位元件同样实现为相同的定位元件（共同的构件）（即，4个定位元件）。借助于激光水准仪的第一传感器装置能够间接地求取两个激光发射装置关于投影面的实际取向，其方式为：首先检测激光水准仪（例如壳体，然而至少第一传感器装置）关于投影面的实际取向，并且随后由定位元件（在此例如实现为步进马达）的位置计算两个激光发射装置的实际取向。替代地可以考虑的是，每个激光发射装置具有自身的所配属的第一传感器装置，用于求取相应的实际取向。控制装置设立用于基于关于投影面的相应的实际取向来计算两个激光发射装置的两个额定取向。

在此，原则上可以考虑的是，将相应的激光标记的颜色与另一激光标记的颜色可区分地进行选择，使得激光标记原则上对于激光水准仪的使用者是可区分的。例如，竖直的激光线可以选择为红色，而水平的激光线选择为绿色。替代地或附加地，可以考虑的是，激光标记具有可区分的图案，例如可区分的虚线（短虚线、长虚线、虚线-点序列、点……）和/或可区分的发射形式，如快速闪烁、缓慢闪烁、强度变化、持久发光等。

此外，原则上可以考虑的是，激光水准仪包括至少一个另外的第二传感器装置，用于求取至少一个另外的激光发射装置关于至少设备外部的基准的另外的实际取向，其中，控制装置还设立用于基于关于设备外部的基准所求取的另外的实际取向以及关于投影面所求取的另外的实际取向来计算至少一个另外的激光发射装置的另外的额定取向。

本发明的另一方面涉及一种在使用根据本发明的激光水准仪的情况下进行调平的方法。该方法至少包括以下方法步骤：

• 将所述至少一个激光发射装置、尤其是所述至少一个激光发射装置的发射方向取向到投影面上，尤其是通过围绕所述定位装置的第二轴线和/或第三轴线的旋转，

• 在使用所述至少一个第一传感器装置的情况下求取所述至少一个激光发射装置关于投影面的实际取向，

• 在使用所述控制装置的情况下，基于所述至少一个激光发射装置关于投影面所求取的实际取向来计算所述至少一个激光发射装置的额定取向，

• 在使用所述定位装置的情况下，尤其通过所述激光发射装置围绕所述定位装置的第一轴线和/或第二轴线和/或第三轴线旋转，所述至少一个激光发射装置根据所述额定取向来取向。

应注意的是，在激光水准仪的描述的范围内包括的实施方式和实施例同样能够转移到根据本发明的方法上并且因此也适用于并且公开了根据本发明的方法。

在所述方法的一种实施方式中，在第二方法步骤中还在使用至少一个第二传感器装置的情况下求取至少一个激光发射装置关于至少一个设备外部的基准的实际取向，其中，基于至少一个激光发射装置关于投影面所求取的实际取向并且基于至少一个激光发射装置关于设备外部的基准所求取的实际取向在使用控制装置的情况下计算至少一个激光发射装置的额定取向。

在所述方法的一种实施方式中，通过所述至少一个激光发射装置围绕第二轴线或围绕第二轴线和第三轴线旋转来实现所述至少一个激光发射装置到投影面的取向。围绕第二轴线的旋转在此尤其限定俯仰角，而围绕第三轴线的旋转尤其限定偏航角。

在所述方法的一种实施方式中，借助于输出装置、尤其激光水准仪的输出装置向激光水准仪的使用者输出关于至少一个激光发射装置为了实现额定取向而要进行的取向、尤其是旋转的信息。

在所述方法的一种实施方式中，在前面的方法步骤中，通过激光水准仪的使用者借助于激光水准仪的输入装置预定倾斜角，尤其一维的激光标记应在投影面上具有该倾斜角，其中，借助于控制装置如此计算激光发射装置的额定取向，使得激光标记以预定的倾斜角发射。在此，倾斜角尤其可以关于设备外部的基准--如所描述的那样例如重力方向和/或地磁场--来指定。

本发明借助于在附图中示出的实施例在下面的描述中更详细地阐述。附图、说明书和权利要求书包含许多组合的特征。本领域技术人员也将适当地单独考虑这些特征并且将其组合成有意义的其他组合。附图中相同的附图标记表示相同的元件。

附图说明

图1示出了根据本发明的激光水准仪的一个实施例的示意图；

图2示出了根据本发明的激光水准仪的一种替代实施例的示意图；

图3示出了在示例性应用情况中的根据本发明的激光水准仪的示意图；

图4示出了在第二示例性应用情况中的根据本发明的激光水准仪的示意图；

图5示出了在第三示例性应用情况中的根据本发明的激光水准仪的示意图；

图6示出了在第四示例性应用情况中的根据本发明的激光水准仪的示意图；

图7示出了根据本发明的激光水准仪(A)的替代实施例的示意图以及第一传感器装置（B-E）的三个细节视图；

图8示出了根据本发明的激光水准仪的一种替代实施例的示意图；

图9示出了根据本发明的方法的一个实施例的方法图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的激光水准仪10的第一实施例的示意图。激光水准仪10用于在调平、取向、测量和/或标记任务的范围内产生两个光学的激光标记16、16a、16b（参见图3a）。

激光水准仪10包括基板12，所述基板在此是激光水准仪10的未进一步示出的壳体的一部分。基板12用于容纳和固定第一激光发射装置14、14a，第一激光发射装置用于将第一一维的激光标记16、16a、在此为激光线沿第一发射方向18、18a发射到投影面20上（在此未详细示出，但参见图3a、4a、5a）。第一激光发射装置14、14a在该实施例中包括作为用于产生和发射激光辐射的激光光源的激光二极管以及作为用于将激光辐射转换成激光平面26的光学器件的柱状透镜（激光光源和柱状透镜在此未详细示出，然而本领域技术人员已知）。第一激光发射装置14、14a可运动地装配在第一定位装置22、22a上，其中，第一定位装置22、22a用于根据第一额定取向对第一激光发射装置14、14a进行取向。

此外，基板12用于容纳第二激光发射装置14、14b，第二激光发射装置用于将第二一维的激光标记16、16b、在此同样是激光线沿第二发射方向18、18b发射到投影面20上。第二激光发射装置14、14b可运动地装配在第二定位装置22、22b上，其中，第二定位装置22、22b用于根据第二额定取向对第二激光发射装置14、14b进行取向。

第一和第二定位装置22、22a、22b设立用于将第一或第二激光发射装置14、14a、14b、即激光光源和柱状透镜根据相应的额定取向来取向或定位。为此，第一激光发射装置14、14a能够在使用第一定位装置22、22a的第一定位元件36、36a的情况下围绕第一定位装置22、22a的第一轴线30、30a旋转。另外，第一激光发射装置14、14a能够在使用第一定位装置22、22a的第二定位件38、38a的情况下围绕第一定位装置22、22a的第二轴线32、32a旋转。最后，第一激光发射装置14、14a能够在使用第一定位装置22、22a的第三定位元件40、40a的情况下围绕第一定位装置22、22a的第三轴线34、34a旋转。第一定位装置22、22a的第一轴线30、30a、第二轴线32、32a以及第三轴线34、34a分别相互垂直并且形成笛卡尔坐标系。第二激光发射装置14、14b同样能够在使用第二定位装置22、22b的第一定位元件36、36b的情况下围绕第二定位装置22、22b的第一轴线30、30b旋转。另外，第二激光发射装置14、14b能够在使用第二定位装置22、22b的第二定位件38、38b的情况下围绕第二定位装置22、22b的第二轴线32、32b旋转。最后，第二激光发射装置14、14b也能够在使用第二定位装置22、22b的第三定位元件40、40b的情况下围绕第二定位装置22、22b的第三轴线34、34b旋转。第二定位装置22、22b的第一轴线30、30b、第二轴线32、32b以及第三轴线34、34b同样分别相互垂直并且形成笛卡尔坐标系。

两个定位装置22、22a、22b的定位元件36、36a、36b、38、38a、38b、40、40a、40b分别实现为可操控的伺服马达（步进马达）形式的致动器（在此未详细示出）。围绕前面提到的轴线30、30a、30b、32、32a、32b、34、34a、34b中的每一个轴线的旋转是无限可能的（即，多圈原则上是可能的）。

激光水准仪10具有第一传感器装置24，用于求取第一激光发射装置14、14a和第二激光发射装置14、14b关于投影面20的实际取向。第一传感器装置24包括立体摄像机28，立体摄像机包括两个彼此间隔开布置的摄像机28a、28b，所述摄像机在此在视觉光谱中工作。两个摄像机28a、28b在同步地或基本上同时地从结构决定地（稍微）不同的方向或视角拍摄景物的图像的情况下能够同时拍摄3D图像所需的立体的半图像。这种立体摄像机28是本领域技术人员已知的。第一传感器装置24设立用于，基于立体摄像机28的图像数据求取第一激光发射装置14、14a关于投影面20的实际取向和第二激光发射装置14、14b关于投影面的实际取向。在此，实际上确定承载立体摄像机28的基板12（尤其是壳体）关于投影面20的实际取向。在使用第一定位装置22、22a的定位元件36、36a、38、38a、40、40a的伺服马达的位置（例如角度位置或步进位置）或第二定位装置22、22b的定位元件36、36b、38、38b、40、40b的伺服马达的位置的情况下，然后可以间接地计算第一激光发射装置14、14a关于投影面20的实际取向或第二激光发射装置14、14b关于投影面的实际取向。第一传感器装置24（替代地也是激光水准仪10的控制装置）设立用于执行该计算。

激光水准仪10具有用于求取第一激光发射装置14、14a关于重力方向46a（作为设备外部的基准46）的实际取向以及第二激光发射装置14、14b关于重力方向的实际取向的第二传感器装置44。为此，第二传感器装置44包括倾斜传感器，这里呈加速度传感器和转速传感器（未详细示出）的形式。在这种情况下，实际上也确定承载第二传感器装置44的基板12（尤其是壳体）关于设备外部的基准46的实际取向。又在使用第一定位装置22、22a、38a、40、40a的定位元件36、36a、38、38a、40、40a的伺服马达的位置或第二定位装置22、22b的定位元件36、36b、38、38b、40、40b的伺服马达的位置的情况下于是间接地计算第一激光发射装置14、14a关于设备外部的基准46、在此是重力方向46a的实际取向或第二激光发射装置14、14b关于设备外部的基准、在此是重力方向的实际取向。第二传感器装置44（替代地也是激光水准仪10的控制装置）设立用于执行该计算。

此外，激光水准仪10包括控制装置42。控制装置42用于控制、尤其是运行激光水准仪10。控制装置42具有处理器、存储器和具有计算例程和控制例程的至少一个运行程序。控制装置42与激光水准仪10的其他部件、在此与第一传感器装置24、第二传感器装置44、第一定位装置22、22a--尤其是与第一定位装置22、22a的定位元件36、36a、38、38a、40、40a的伺服马达--、第二定位装置22、22b--尤其是与第二定位装置22、22b的定位元件36、36b、38、38b、40、40b的伺服马达--以及与激光光源在信号技术上连接以用于操控激光光源。控制装置42专门设立用于，基于第一激光发射装置14、14a关于投影面20和关于设备外部的基准46的实际取向来计算第一激光发射装置14、14a的额定取向，以及基于第二激光发射装置14、14b关于投影面20和关于设备外部的基准46的实际取向来计算第二激光发射装置14、14b的额定取向。此外，控制装置42设立用于，这样有针对性地操控伺服马达，使得第一激光发射装置14、14a和第二激光发射装置14、14b占据其相应的额定取向。

图2示出了根据本发明的激光水准仪10的第一替代实施例的示意图。激光水准仪10包括基板12，所述基板在此是激光水准仪10的未进一步示出的壳体的一部分。基板12用于容纳和固定第一激光发射装置14、14a，第一激光发射装置用于将第一一维的激光标记16、16a、在此为激光线沿第一发射方向18、18a发射到投影面20上（在此未详细示出，但参见图3a）。第一激光发射装置14、14a在该实施例中包括作为用于产生和发射激光辐射的激光光源的激光二极管以及作为用于将激光辐射转换成激光平面26的光学器件的柱状透镜（激光光源和柱状透镜在此未详细示出）。第一激光发射装置14、14a可运动地装配在第一定位装置22、22a上，其中，第一定位装置22、22a用于根据第一额定取向对第一激光发射装置14、14a进行取向。此外，基板12用于容纳第二激光发射装置14、14b，第二激光发射装置用于将第二一维的激光标记16、16b、在此同样是激光线沿第二发射方向18、18b发射到投影面20上。第二激光发射装置14、14b可运动地装配在第二定位装置22、22b上，其中，第二定位装置22、22b用于根据第二额定取向对第二激光发射装置14、14b进行取向。

所述第一和第二定位装置22、22a、22b设立用于，根据相应的额定取向来取向或定位所述第一激光发射装置14、14a或所述第二激光发射装置14、14b，即激光光源和所述柱状透镜。为此，第一激光发射装置14、14a能够在使用第一定位装置22、22a的第一定位元件36、36a的情况下围绕第一定位装置22、22a的第一轴线30、30a旋转。另外，第一激光发射装置14、14a能够在使用第一定位装置22、22a的第二定位件38、38a的情况下围绕第一定位装置22、22a的第二轴线32、32a旋转。最后，第一激光发射装置14、14a能够在使用第一定位装置22、22a的第三定位元件40、40a的情况下围绕第一定位装置22、22a的第三轴线34、34a旋转。第一定位装置22、22a的第一轴线30、30a、第二轴线32、32a以及第三轴线34、34a分别相互垂直并且形成笛卡尔坐标系。第二激光发射装置14、14b同样能够在使用第二定位装置22、22b的第一定位元件36、36b的情况下围绕第二定位装置22、22b的第一轴线30、30b旋转。另外，第二激光发射装置14、14b能够在使用第二定位装置22、22b的第二定位件38、38b的情况下围绕第二定位装置22、22b的第二轴线32、32b旋转。最后，第二激光发射装置14、14b也能够在使用第二定位装置22、22b的第三定位元件40、40b的情况下围绕第二定位装置22、22b的第三轴线34、34b旋转。第二定位装置22、22b的第一轴线30、30b、第二轴线32、32b以及第三轴线34、34b同样分别相互垂直并且形成笛卡尔坐标系。

两个定位装置22、22a、22b的第一和第二定位元件36、36a、36b、38、38a、38b分别实现为可操控的伺服马达形式的致动器（在此未详细示出）。围绕第一轴线30、30a、30b和第二轴线32、32a、32b的旋转是无限可能的（即，多圈原则上是可能的）。两个定位装置22、22a、22b的第三定位元件40、40a、40b实现为一个构件。在此，第三定位元件40、40a、40b能够手动地操纵、即能够用手旋转，从而所述激光水准仪10的使用者将所述基板12连同所承载的部件手动地转动。围绕第三轴线34、34a、34b的旋转是无限可能的（即，多圈原则上是可能的）。

第三定位元件40、40a、40b设立用于布置在底座上、例如桌子或三脚架或类似物上。水准仪10具有用于检查激光水准仪10关于重力方向46a（作为呈水平仪形式的设备外部的基准46）的取向的装置50。借助于水平仪，使用者可以将激光水准仪10布置和取向在底座（在此未详细示出）上，使得激光水准仪10和尤其是定位装置22、22a、22b以及因此还有第一激光发射装置14、14a和第二激光发射装置14、14b相对于重力方向46a具有限定的取向。

激光水准仪10具有第一传感器装置24，用于求取第一激光发射装置14、14a关于投影面20的实际取向和第二激光发射装置14、14b关于投影面的实际取向。第一传感器装置24包括用于检测位置分辨的间距测量的位置分辨的飞行时间间距传感器48，其中，第一传感器装置24设立用于，基于位置分辨的间距测量来求取第一激光发射装置14、14a关于投影面20的实际取向和第二激光发射装置14、14b关于投影面的实际取向。在此，实际上确定承载飞行时间间距传感器48的基板12（尤其是壳体）关于投影面20的实际取向。在使用第一定位装置22、22a的第一定位元件36、36a和第二定位元件38、38a的伺服马达的位置或第二定位装置22、22b的第一定位元件36、36b和第二定位元件38、38b的伺服马达的位置的情况下于是可以间接地计算第一激光发射装置14、14a关于投影面20的实际取向或第二激光发射装置14关于投影面的实际取向。第一传感器装置24（替代地也是激光水准仪10的控制装置）设立用于执行该计算。

因为激光水准仪10已经可以借助于水平仪通过使用者关于重力方向46a取向，所以在该实施例中不需要第二传感器装置44来求取第一激光发射装置14、14a关于重力方向46a的实际取向以及第二激光发射装置14、14b关于重力方向的实际取向。

此外，激光水准仪10包括控制装置42。控制装置42用于控制、尤其是运行激光水准仪10。控制装置42具有处理器、存储器和具有计算例程和控制例程的至少一个运行程序。控制装置42与激光水准仪10的其他部件、在此与第一传感器装置24、第一定位装置22、22a--尤其是与第一定位装置22、22a的定位元件36、36a、38、38a的伺服马达--、第二定位装置22、22b--尤其是与第二定位装置22、22b的定位元件36、36b、38、38b的伺服马达--以及与激光光源在信号技术上连接以用于操控激光光源。控制装置42专门设立用于，基于第一激光发射装置14、14a关于投影面20的实际取向来计算第一激光发射装置14、14a的额定取向，以及基于第二激光发射装置14、14b关于投影面20的实际取向来计算第二激光发射装置14、14b的额定取向。此外，控制装置42设立用于，如此操控第一定位装置22、22a的伺服马达--尤其是定位元件36、36a、38、38a的伺服马达--以及第二定位装置22、22b的伺服马达--尤其是定位元件36、36b、38、38b的伺服马达，使得第一激光发射装置14、14a和第二激光发射装置14、14b占据其相应的额定取向。

利用在图1和图2中示出的激光水准仪10的实施例可行的是，可以将多个激光标记16发射到投影面20上。在此，在两个实施例中，激光标记16实现为一维的激光线16a、16b。激光线16a、16b分别实现为红色的连续线。

图3示出了根据本发明的激光水准仪10的第一应用情况，如在图1或2中所介绍的那样（在此没有基板12示出）。在此，第一激光发射装置14、14a和第二激光发射装置14、14b如此借助于第一定位装置22、22a或第二定位装置22、22b来取向（图3b），从而在投影面20上以两条激光线16a、16b的形式出现两个水平的激光标记16（图3a）。在此，两个激光标记16与设备外部的基准46正交、即与重力方向46a正交。在图1或2中示出的激光水准仪10还可以具有输入装置（在此未详细示出），该输入装置在此以数据通信接口的形式实现，用于接收借助于外部的数据设备（例如智能手机）输入的信息。借助于输入装置例如可以由激光水准仪10的使用者预定的间距d，两条激光线16a、16b以该间距出现在投影面20上。控制装置42还设立用于，这样计算第一激光发射装置14、14a的额定取向以及第二激光发射装置14、14b的额定取向，使得激光线16a、16b作为平行线以预定的间距d出现在投影面20上。

图4示出了根据本发明的激光水准仪10的第二应用情况，如在图1至3中所介绍的那样（在此没有基板12示出）。在此，第一激光发射装置14、14a和第二激光发射装置14、14b如此借助于第一定位装置22、22a或第二定位装置22、22b来取向（图4b）从而在投影面20上以两条激光线16a、16b的形式出现两个倾斜延伸的激光标记16（图4a）。所述两个激光标记16在此具有相对于设备外部的基准46的倾斜角52、即相对于重力方向46a的倾斜角。在图1或2中示出的激光水准仪10为此在此也可以具有输入装置、例如呈操作元件（在此未详细示出）的形式，用于输入倾斜角52。此外，借助于输入装置可以由激光水准仪10的使用者预定的间距d，两条激光线16a、16b以该间距出现在投影面上。控制装置42设立用于，如此计算第一激光发射装置14、14a的额定取向以及第二激光发射装置14、14b的额定取向，使得激光线16a、16b作为平行线以预定的间距d并且关于重力方向46a以倾斜角52出现在投影面20上。

图5示出了根据本发明的激光水准仪10的第三应用情况，如在图1至4中所介绍的那样（在此没有基板12示出）。在此，第一激光发射装置14、14a和第二激光发射装置14、14b如此借助于第一定位装置22、22a或第二定位装置22、22b来定位（图5b），从而在投影面20上以两条激光线16a、16b的形式出现两个彼此倾斜延伸的并且相交的激光标记16（图5a）。在此，两个激光标记中的第一激光标记、激光线16a具有相对于设备外部的基准46的预定的倾斜角52，即相对于重力方向46a预定的倾斜角。第二激光标记16、激光线16b与第一激光线16a具有相对于第一线16a的预定的角度

。不仅斜率角52而且角度

借助于输入装置由使用者输入并且因此预定。控制装置42设立用于，如此计算第一激光发射装置14、14a的额定取向以及第二激光发射装置14、14b的额定取向，使得激光线16a、16b关于重力方向46a以相应的交角

以及以预定的倾斜角52出现在投影面20上。

图6示出了根据本发明的激光水准仪10的第四应用情况，如在图1至5中所介绍的那样（在此没有基板12示出）。在此，第一激光发射装置14、14a和第二激光发射装置14、14b如此借助于第一定位装置22、22a或第二定位装置22、22b来定位（图6b）,使得在投影面20上以两条激光线16a、16b的形式出现两个彼此正交延伸的激光标记16（图6a）。在此，两个激光标记中的第一激光标记、激光线16a正交于设备外部的基准46、即重力方向46a延伸。第二激光标记16、激光线16b具有与第一激光线16a成90°的角度并且因此平行于设备外部的基准46、即重力方向46a延伸。因此，激光线16a、16b在投影面20上形成激光十字。控制装置42设立用于，如此计算第一激光发射装置14、14a的额定取向以及第二激光发射装置14、14b的额定取向，使得激光线16a、16b以相应的直角以及关于重力方向46a以预定的取向出现在投影面20上。

图7a和7b示出另一实施例，其中修改了图1的激光水准仪10。为了清楚起见，在图7a的图示中未示出控制装置42以及第二传感器装置44。尤其在图7a中示出的激光水准仪10相对于图1和2的实施例具有另一第一传感器装置24，用于求取第一激光发射装置14、14a关于投影面20的实际取向和第二激光发射装置14、14b关于投影面的实际取向。第一传感器装置24包括用于沿间距测量方向56非接触式地测量间距的间距传感器54。间距传感器54实现为激光测距仪、在此为SPAD激光测距仪。激光测距仪和尤其是还有SPAD激光测距仪是本领域技术人员已知的。间距传感器54关于旋转轴线58可旋转地支承。间距测量方向56与旋转轴线58形成20°的角度60

。在此，在间距传感器54围绕旋转轴线58完全旋转的情况下，目标点62描述椭圆，间距传感器54在投影面20上求取到该目标点的间距。第一传感器装置24设立用于基于沿不同的间距测量方向56a、56b、56c的三个间距测量，即在第一传感器装置24中，在间距传感器54相对于旋转轴线58的不同的相对布置的情况下，求取第一激光发射装置14、14a关于投影面20的实际取向和第二激光发射装置14、14b关于投影面的实际取向。如上所述，实际取向的求取也可以通过计算间接地进行（参见立体摄像机的实施例）。基于三个间距测量，计算地求取第一传感器装置24关于投影面20的相对取向。如在图7b中所示那样，可以从三个间距测量A1、A2、A3中在三个间距测量方向56a、56b、56c上连同间距测量方向56围绕旋转轴线58的所属的转动角

1、

2、

3（在此通过读取用于旋转的马达的转动角获得）来确定位于投影面20中的两个向量64a、64b。在此，相应的向量64a、64b分别连接两个目标点62。在此，在间距测量值A1、A2的目标点62之间定义向量64a，而在间距测量值A2、A3的目标点62之间定义向量64b。

如在图7c、7d和7e中所示那样，然后可以引入笛卡尔坐标系66，其中z轴与旋转轴线58共线地延伸，而x轴和y轴分别彼此垂直地并且垂直于旋转轴线58地延伸。如在图7d中所示那样，x轴同时限定转动角

=0°。在该布置中，可以建立以下方程组，其允许关于定义的坐标系66的向量坐标的说明。以下内容适用：

利用两个向量64a、64b--关于坐标系66--然后可以通过计算向量交叉积来计算投影面20的法向量68（参见图7b）。在使用该法向量68的情况下，随后可以计算--在此所引入的坐标系66并且因此第一传感器装置24--相对于投影面20的实际取向。

应注意的是，为了间距传感器54的旋转，可以设置单独的旋转装置（如图7中所示那样）。替代地，间距传感器54的旋转也可以借助于定位装置22、例如第一定位装置22、22a进行，其方式为，间距传感器附加于第一激光发射装置14、14a可运动地并且尤其可旋转地布置在第一定位装置22、22a上。

图8示出了根据本发明的激光水准仪10的另一实施例的示意图。激光水准仪10在此实现为手持式激光水准仪10。激光水准仪10包括壳体68，所述壳体用于容纳激光发射装置14、14c，所述激光发射装置用于将一维的激光标记16、在此同样是激光线16c沿发射方向18发射到投影面20上。壳体68还容纳用于产生和发射激光辐射的激光光源（在此未详细示出）。激光发射装置14、14c在该实施例中包括柱状透镜作为光学器件，用于将由激光光源发射的激光辐射转换成激光平面26（柱状透镜在此未详细示出）。在此，柱状透镜布置在壳体68的前壳体部分70中。前壳体部分70相对于其余壳体部分围绕第一轴线30、30c可旋转并且因此可运动地被支承。在此，前壳体部分70是定位装置22、22c，柱状透镜作为激光发射装置14、14c装配在定位装置中。定位装置22、22c用于激光发射装置14、14c根据额定取向来取向。前壳体部分70同样是定位装置22、22c的第一（滚动）定位元件36、36c，激光水准仪10的使用者可以用他的手手动地自由转动所述第一（滚动）定位元件（参见箭头）。在此，第一轴线30、30c与第一激光发射装置14、14c的发射方向18、18c共线地延伸。

激光水准仪10具有用于求取激光发射装置14、14c关于投影面20的实际取向的第一传感器装置24。第一传感器装置24包括用于检测位置分辨的间距测量的位置分辨的飞行时间间距传感器（在此布置在前壳体部分70的面向投影面20的一侧上），其中，第一传感器装置24设立用于，基于位置分辨的间距测量来求取激光发射装置14、14c关于投影面20的实际取向。在此，实际上确定承载飞行时间间距传感器48的前壳体部分70（尤其是壳体）关于投影面20的实际取向。因为柱状透镜作为激光发射装置14、14c具有相对于第一传感器装置24的固定的、由结构决定的参考，所以也能够求取激光发射装置14、14c关于投影面20的实际取向。

激光水准仪10具有第二传感器装置44，用于求取激光发射装置14、14c关于重力方向46a（作为设备外部的基准46（在此未详细示出））的实际取向。为此，第二传感器装置44包括倾斜传感器，这里呈加速度传感器和转速传感器的形式。在这种情况下，确定容纳第二传感器装置44的前壳体部分70关于设备外部的基准46的实际取向。因此，由此也确定激光发射装置14、14c关于设备外部的基准46的实际取向。在使用激光发射装置14、14c关于投影面20的实际取向以及激光发射装置14、14c关于设备外部的基准46的实际取向的情况下，布置在壳体68中的控制装置42（在此未详细示出）例如对于水平取向的激光标记16的情况计算激光发射装置14、14c、尤其是定位装置22、22c的额定取向。控制装置42用于控制、尤其是运行激光水准仪10。控制装置42具有处理器、存储器和具有计算例程和控制例程的至少一个运行程序。控制装置42与激光水准仪10的其他部件、在此与第一传感器装置24、第二传感器装置44以及与激光光源在信号技术上连接。控制装置42专门设立用于，基于第一激光发射装置14、14c关于投影面20和关于设备外部的基准46的实际取向来计算激光发射装置14、14c的额定取向。

在使用输出装置72的情况下，在此以配属于壳体70的屏幕的形式，随后可以向使用者输出关于为了实现额定取向而要进行的对定位元件36、36c的操纵的信息。在使用所输出的信息的情况下，对于使用者来说可以通过转动来操纵定位元件36、36c，使得获得额定取向，在该额定取向的情况下激光标记16水平地出现在投影面20上。控制装置42还设立用于，有针对性地操控输出装置72以输出相应的信息、例如“将光学器件向右转动10°”。激光水准仪10在其背侧（在此未详细示出）上具有用于三脚架螺纹的接口。

在图9中最后示出了根据本发明的用于在使用根据本发明的激光水准仪10的情况下进行调平的方法100的实施例。下面的实施方案示例性地涉及激光水准仪10，如在图1中示出的那样。

在第一方法步骤102中，激光水准仪10的使用者将至少两个激光发射装置14、14a、14b取向到投影面20上。为此，使用者首先粗略地预先定位激光水准仪10。在使用第三定位元件40、40a、40b和第二定位元件38、38a、38b的情况下和/或通过转动激光水准仪10可以实现第一激光发射装置14、14a以及第二激光发射装置14、14b朝向投影面20的更精确的取向。

在第二方法步骤104中，激光水准仪10的第一传感器装置24求取第一激光发射装置14、14a关于投影面20的实际取向以及第二激光发射装置14、14b关于投影面20的实际取向。这例如在使用立体照摄像机28的情况下进行，如在图1中所描述的那样。此外，在该方法步骤104中，在使用第二传感器装置44的情况下求取第一激光发射装置14、14a关于设备外部的基准46的实际取向以及第二激光发射装置14、14b关于设备外部的基准46的实际取向。

在第三方法步骤106中，通过控制装置42基于第一激光发射装置14、14a关于投影面20所求取的实际取向并且基于第一激光发射装置14、14a关于设备外部的基准46所求取的实际取向来计算第一激光发射装置14、14a的额定取向。此外，第二激光发射装置14、14b的额定取向基于第二激光发射装置14、14b关于投影面20所求取的实际取向并且基于第二激光发射装置14、14b关于设备外部的基准46所求取的实际取向通过控制装置42来计算。

在方法步骤108中，第一激光发射装置14、14a根据第一激光发射装置14、14a的额定取向通过第一激光发射装置14、14a围绕第一轴线30、30a、第二轴线32、32a和/或第三轴线34、34a的旋转在使用定位装置22、22a的情况下、尤其在使用第一定位装置22、22b的第一定位元件36、36a、第二定位元件38、38a或第三定位元件40、40a的情况下取向。同时，第二激光发射装置14、14b根据第二激光发射装置14、14b的额定取向通过第二激光发射装置14、14b围绕第一轴线30、30b、第二轴线32、32b和/或第三轴线34、34b的旋转在使用第二定位装置22、22b的情况下、尤其在使用第二定位装置22、22b的第一定位元件36、36b、第二定位元件38、38b或第三定位元件34、34b的情况下取向。

Claims (15)

1.激光水准仪（10），包括至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c），所述至少一个激光发射装置用于将一个、尤其是一维的激光标记（16、16a、16b、16c）沿发射方向（18、18a、18b、18c）发射到投影面（20）上，其特征在于设立用于求取所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于投影面（20）的实际取向的第一传感器装置（24），设立用于至少基于所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于投影面（20）所求取的实际取向来计算所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）的额定取向的控制装置（42）以及设立用于根据所述额定取向来取向所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）的定位装置（22、22a、22b、22c）。

2.根据权利要求1所述的激光水准仪（10），其特征在于设立用于求取所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于至少一个设备外部的基准（46、46a）的实际取向的第二传感器装置（44），其中，所述控制装置（42）设立用于基于所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于设备外部的基准（46、46a）所求取的实际取向以及所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于投影面（20）所求取的实际取向来计算所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）的额定取向。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的激光水准仪（10），其特征在于，所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）能够在使用所述定位装置（22、22a、22b、22c）的情况下至少围绕第一轴线（30、30a、30b、30c）旋转，所述第一轴线尤其是平行于或共线于发射方向（18、18a、18b、18c）延伸。

4.根据权利要求3所述的激光水准仪（10），其特征在于，所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）能够在使用所述定位装置（22、22a、22b、22c）的情况下至少围绕第二轴线（32、32a、32b）旋转，其中，尤其所述第一轴线（30、30a、30b、30c）和所述第二轴线（32、32a、32b）基本上彼此正交。

5.根据权利要求4所述的激光水准仪（10），其特征在于，所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）能够在使用所述定位装置（22、22a、22b、22c）的情况下至少围绕第三轴线（34、34a、34b）旋转，其中，尤其所述第二轴线（32、32a、32b）和所述第三轴线（34、34a、34b）基本上彼此正交。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的激光水准仪（10），其特征在于，所述定位装置（22、22a、22b、22c）为了所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）围绕所述第一轴线（30、30a、30b、30c）旋转而具有第一定位元件（36、36a、36b、36c）和/或为了所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）围绕所述第二轴线（32、32a、32b）旋转而具有第二定位元件（38、38a、38b）和/或为了所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）围绕所述第三轴线（34、34a、34b）旋转而具有第三定位元件（40、40a、40b）。

7.根据权利要求6所述的激光水准仪（10），其特征在于，所述定位元件（36、38、40）中的至少一个定位元件、尤其是所述第一定位元件（36、36a、36b、36c）和所述第二定位元件（38、38a、38b）和所述第三定位元件（40、40a、40b）包括机电的致动器，和/或所述定位元件（36、38、40）中的至少一个定位元件、尤其是所述第一定位元件（36、36a、36b）和所述第二定位元件（38、38a、38b）和所述第三定位元件（40、40a、40b）能够手动操纵。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的激光水准仪（10），其特征在于，所述激光水准仪（10）具有输出装置（72），借助于所述输出装置能够向使用者输出关于为了实现所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）的额定取向而要进行的对所述第一定位元件（36、36a、36b、36c）和/或所述第二定位元件（38、38a、38b）和/或所述第三定位元件（40、40a、40b）的操纵的信息。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的激光水准仪（10），其特征在于，所述激光水准仪（10）具有输入装置，借助于所述输入装置能够由使用者预定所述激光标记（16、16a、16b、16c）在所述投影面（20）上应具有的倾斜角（52），其中，所述控制装置（42）设立用于，如此计算所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）的额定取向，使得所述激光标记（16、16a、16b、16c）能够以所述预定的倾斜角（52）发射。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的激光水准仪（10），其特征在于，所述激光水准仪（10）包括：

• 至少一个另外的激光发射装置（14、14a、14b、14c），用于将另外的激光标记（16、16a、16b、16c）沿另外的发射方向（18、18a、18b、18c）发射到投影面（20）上，

• 其中，借助于所述第一传感器装置（24）能够求取所述至少一个另外的激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于所述投影面（20）的另外的实际取向，和/或其中，借助于为了求取所述至少一个另外的激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于所述投影面（20）的另外的实际取向的至少一个另外的第一传感器装置（24）能够求取所述至少一个另外的激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于所述投影面（20）的另外的实际取向，

• 其中，所述控制装置（42）还设立用于基于所述至少一个另外的激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于投影面（20）所求取的另外的实际取向来计算所述至少一个另外的激光发射装置（14、14a、14b、14c）的另外的额定取向，以及

• 另外的定位装置（22、22a、22b、22c），用于根据所述另外的额定取向对所述至少一个另外的激光发射装置（14、14a、14b、14c）进行取向。

11.一种用于在使用根据权利要求1值10中任一项所述的激光水准仪（10）的情况下进行调平的方法，所述方法至少包括以下方法步骤：

• 将所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）、尤其是所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）的发射方向（18、18a、18b、18c）取向到所述投影面（20）上，

• 在使用所述至少一个第一传感器装置（24）的情况下求取所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于投影面（20）的实际取向，

• 在使用所述控制装置（42）的情况下，基于所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于投影面（20）所求取的实际取向来计算所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）的额定取向，

• 在使用所述定位装置（22、22a、22b、22c）的情况下，根据所述额定取向对所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）进行取向。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，在第二方法步骤（104）中还在使用至少一个第二传感器装置（44）的情况下求取所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于至少一个设备外部的基准（46、46a）的实际取向，其中，基于所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于投影面（20）所求取的实际取向并且基于所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）关于设备外部的基准（46、46a）所求取的实际取向在使用所述控制装置（42）的情况下计算所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）的额定取向。

13.根据权利要求11至12中任一项所述的方法，其中，通过所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）围绕第一轴线（30、30a、30b、30c）和/或围绕第二轴线（32、32a、32b）和/或围绕第三轴线（34、34a、34b）旋转来实现所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）到投影面（20）的取向。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，借助于输出装置（72）向所述激光水准仪（10）的使用者输出关于所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）为了实现所述额定取向而要进行的取向、尤其是旋转的信息。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中，在之前的方法步骤中，通过所述激光水准仪（10）的使用者借助于所述激光水准仪（10）的输入装置预定所述激光标记（16、16a、16b、16c）在所述投影面（20）上应具有的倾斜角（52），其中，借助于所述控制装置（42）这样计算所述至少一个激光发射装置（14、14a、14b、14c）的额定取向，使得所述激光标记（16、16a、16b、16c）以所述预定的倾斜角（52）发射。

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