DD292520A5

DD292520A5 - LASER SYSTEM FOR CHECKING AND POSITIONING LARGE COMPONENTS

Info

Publication number: DD292520A5
Application number: DD33841990A
Authority: DD
Inventors: Dirk Greven; Peter Nikolay; Lothar Kemnitz
Original assignee: Veb Warnowerft Warnemuende,De; Ingenieurhochschule Fuer Seefahrt Warnemuende,De
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1990-03-06
Publication date: 1991-08-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lasersystem zum Pruefen von Masz-, Form- und Lageabweichungen groszer Bauteile in der Vorfertigung zur Gewaehrleistung wichtiger technologischer Anschluszmasze sowie zu deren exakter Positionierung auf einer Montageebene waehrend der Endmontage. Diese Einrichtung stellt ein System aus einem stationaeren Laser und zwei unabhaengig voneinander wirkenden verfahrbaren Umlenkeinheiten dar, die an zwei in einer Ebene senkrecht zueinander angeordneten Meszschienen verfahrbar befestigt und mit regelungs- und rechentechnischen Einrichtungen verbunden sind. Die Horizontal-Rotationslaser-Umlenkeinheit faechert bezueglich der Montageebene horizontale Laserebenen auf und die Vertikallaser-Umlenkeinheit lenkt den gleichen Laserstrahl in vertikalen Ebenen um, so dasz im Zusammenwirken mit geeigneten Zielmarken ueber der gesamten Montageebene beliebige Punkte in drei Koordinaten rechnergestuetzt als Schnittpunkt von Rotationslaserebene und Vertikallaserstrahl dargestellt werden koennen. Waehrend die Justierung des Horizontallasers durch selbstjustierende Rotationslaser oder mit Hilfe von Referenzmarken erfolgt, wird die Vertikallaser-Umlenkeinheit als selbstjustierender Mechanismus vorgesehen. Fig. 1{Groszbauteile, positionieren, messen; Punkte; 3 Koordinaten; Laser; Lasersystem; Horizontal-Rotationslaser-Umlenkeinheit; Vertikallaser-Umlenkeinheit; Selbstjustierung}The invention relates to a laser system for testing Masz-, form and position deviations groszer components in the prefabrication for Gewaehrleistung important technological Anschluszmasze and their exact positioning on a mounting plane during final assembly. This device is a system of a stationary laser and two independently acting movable deflecting units, which are movably mounted on two in a plane perpendicular to each other arranged measuring rails and connected to control and computational devices. The horizontal rotation laser deflection unit provides horizontal laser planes with respect to the mounting plane and the vertical laser deflection unit deflects the same laser beam into vertical planes so as to coordinate any points in three coordinates as the intersection of the rotary laser plane and the vertical laser beam, in cooperation with appropriate targets over the entire mounting plane can be represented. While the horizontal laser is adjusted by self-adjusting rotating lasers or by reference marks, the vertical laser deflection unit is provided as a self-adjusting mechanism. Fig. 1 {large components, position, measure; Points; 3 coordinates; Laser; Laser system; Horizontal rotation laser deflection unit; Vertical laser deflection unit; Self-adjustment}

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Anwendungsgebiet der triindungField of application of the triindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Prüfen von Meß-, Form- und Lageabweichungen großer Bauteile, insbesondere von Schiffssektionen, während der Vormontage bzw. zu deren Positionierung auf dem Endmontageplatz.The invention relates to a device for testing measurement, shape and position deviations of large components, in particular of ship sections, during pre-assembly or for their positioning on the final assembly site.

The scope of application includes shipbuilding as well as other areas of steel construction and civil engineering.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Im allgemeinen werden zur Bestimmung geometrischer Abmessungen großer Stahlbausektionen bzw. deren Abweichungen oder zur Positionierung dieser Sektionen auf Montageplätzen konventionelle Meßtechnik und Meßmethoden angewendet. Es kommen dabei vornehmlich noch geodätische Meßverfahren mit Theodolit und Nivellier aber auch schon Laserfluchtungs- und Laserlängenmeßverfahren zur Anwendung,In general, conventional measuring technology and measuring methods are used to determine geometric dimensions of large steel sections or their deviations or to position these sections on assembly sites. It is mainly still geodetic measuring methods with theodolite and level but also laser alignment and Laserlängenmeßverfahren used,

In DD-WP291834 ist ein Laserfluchtungsmeßverfahren vorgestellt, das durch eine automatische Sollwertregelung des Rotationsfluchtungslasers über Längen gleich oder größer 200 m das Ausrichten großer Sektionen in der Ebene ermöglicht. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß groC« Aktionen nicht im Raum positioniert werden können, auch ist eine meßtechnische Erfassung von Abmessungen der Sektionen nicht möglich.In DD-WP291834 a Laserfluchtungsmeßverfahren is presented, which allows automatic alignment of the rotational alignment laser over lengths equal to or greater than 200 m, the alignment of large sections in the plane. The disadvantage of this solution is that large actions can not be positioned in the room, nor is a metrological detection of dimensions of the sections is not possible.

DD-WP27Ü106 beschreibt eine lasergesteuerte Anzeichen-, Meß- und Positioniervorrichtung in Portalausführung für die Fertigung von Doppelbodenscktionen im Schiffbau. Dabei steuert ein Laserlängenmeßsystem die o.g. Arbeitsvorgänge in räumlichen Koordinaten. Diese Vorrichtung ist jedoch nur für begrenzte Größenordnungen wirtschaftlich einseUbar. Da mit ihr auch gleichzeitig die Positionierbewegungen durch Aufbringen von Montagekräften realisiert werden, würde für die vorgesehene Zielstellung (Längen bis zu 250m) eine viel zu aufwendige und komplizierte Lösung entstehen. In DE-PS3116215 zeigt man eine Anordnung zum Überprüfen der Abmessungen großer Objekte. Mit Hilfe zweier auf einer zum Meßgegenstand auszurichtenden Führungsschiene befindlichen Umlenkeinheiten, die von einer Lichtquelle (Laser) beaufschlagt werden, erzielt man im Strahlenschnittpunkt eine Sollposition. Diese Sollpositionen sind an großen Objekten, wie Automobilkarosserien, visuell prüfbar. Die Nachteile dieser Lösung bestehen darin, daß schon bei diesen Abmessungen (Automobilbau) subjektive Fehler im mm-Bereich möglich sind, die Vorrichtung zum Objekt auszurichten ist und die Erfassung räumlicher Koo 'inaten mit weiterem Ausrichtaufwand verbunden wäre. Für die zu erfassenden Größenordnungen der Positionierung und Messung in den vorgesehenen Abmessungen bis zu 250m ist die Einstellng durch nur eine Bedienperson nicht mehr möglich und eine visuelle Zielpunkterfassung ebenfalls zu ungenau. Die Anwendung des Prinzips in der DE-PS3116215würdeaußerdemeineFührungsbahninderLängeeinesSchiffskörpersverlangenunddieZielpunkterfassungüberDD-WP27Ü106 describes a portal-type laser-controlled indicating, measuring and positioning device for the manufacture of double bottom sections in shipbuilding. A laser length measuring system controls the o.g. Operations in spatial coordinates. However, this device is economically einseUbar only for limited sizes. Since at the same time the positioning movements are realized by applying assembly forces, would create a much too complex and complicated solution for the intended objective (lengths up to 250m). DE-PS3116215 shows an arrangement for checking the dimensions of large objects. With the aid of two deflecting units located on a guide rail to be aligned with the measuring object, which are acted on by a light source (laser), a desired position is achieved in the beam intersection point. These nominal positions can be visually checked on large objects, such as automobile bodies. The disadvantages of this solution are that even with these dimensions (automotive) subjective errors in the mm range are possible, the device is to align the object and the detection of spatial Koo 'inaten would be associated with further alignment effort. For the orders of magnitude of the positioning and measurement to be detected in the intended dimensions up to 250m Einstellng by only one operator is no longer possible and a visual Zielpunkterfassung also too inaccurate. The application of the principle in DE-PS3116215 also requires a guideway in the length of a ship's body and the aiming point detection

zusätzliche Maßstäbe mit unvertretbar hohen Aufwendungen bei gleichzeitigem großem Meßfehler verbunden sein.additional standards with unreasonably high expenses associated with a large measurement error.

In DE-OS3205362 a spatial Wegmeßsystem beschricoen by special arrangement of four

Laserinterferometern die räumliche Lage von Koordinatenpunkten exakt bestimmt. Dieses Verfahren ist für den Präzieion9maschinenbau geeignet und für Längen bis zu 250 m mit der normalen Laserinterferometrie nicht mehr anwendbar. In IM werden neben den schon genannten konventionellen Meßgeräten noch die 3-Koordinaten-Meßgeräte zur Messung und Positionierung großer Sektionen vorgeschlagen. Der Einsatz ist bei Größenordnungen süber 20m nicht mehr ökonomisch vertretbar. Die Anwendung von 2 Theodoliten oder Theodolit mit Laserentfernungsmesser zur Bestimmung beliebiger räumlicher Koordinaten unter Einsatz der Computertechnik bietet sich ebenfalls an. Die erreichbaren Meßunsicherheiten sind bei Theodolit mit Laserentfernungsmesser mit u = +/- 5mm bei 100mm zu groß. Der Einsatz zweier Theodoliten vorlangt mindestens 3 Meßpersonen und die Meßunsicherheit wird durch subjektive Beeinflussung bei derartigen Längen großen Schwankungen unterworfen.Laser interferometers determines the spatial position of coordinate points exactly. This method is suitable for precision machine construction and can no longer be used for lengths up to 250 m with normal laser interferometry. In addition to the already mentioned conventional measuring devices, the 3-coordinate measuring devices for measuring and positioning large sections are proposed in IM . The use is no longer economically acceptable at sizes over 20m. The use of 2 theodolites or theodolite with laser rangefinder for the determination of arbitrary spatial coordinates using computer technology is also suitable. The achievable measurement uncertainties are too large for theodolite with laser rangefinder with u = +/- 5mm at 100mm. The use of two theodolites requires at least three persons to be measured, and the uncertainty of measurement is subject to great fluctuations as a result of subjective influence at such lengths.

IM Produktivitätssteigerung im Schiffbau durch Einsatz berührungsfreier Meßverfahren Zeigerer, C —Vortrag Internationales Schiffstechnisches Symposium, 1987 IM productivity increase in shipbuilding through the use of non-contact measuring methods Zeigerer, C lecture International Ship Technology Symposium, 1987

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei der Fertigung großer Stahlbnusektionen'durch Prüfen geometrischer Abmessungen mittels einer fest installierten und durch nur eine Person bedienbaren rechnergestützten Einrichtung technologische Anschlußmaße zu sichern und über die rechnergestützte Meßwerterfassung und -auswertung statistische Kenngrößen zu ermitteln, mit deren Hilfe die Fertigungstoleranzen in nachfolgenden Montageprozessen optimiert werden können. Gleichzeitig ermöglicht die Einrichtung ein schnelles, unkompliziertes und exaktes Positionieren der Sektionen in der Endmontage. Auf diesem Wege sowie über die Reduzierung von Anpaßarbeiten lassen sich die Arbeitsproduktivität der Sektionsmontage und die Qualität des Gesamterzeugnisses erhöhen.The aim of the invention is to secure in the production of large Stahlbnusektionen'by checking geometric dimensions by means of a permanently installed and operated by a single person computer-aided device technological connection dimensions and determine the computer-aided Meßwerterfassung and -auswertung statistical characteristics, with the help of the Manufacturing tolerances can be optimized in subsequent assembly processes. At the same time, the device allows a quick, uncomplicated and exact positioning of the sections in the final assembly. In this way, as well as the reduction of fitting work can increase the labor productivity of section assembly and the quality of the entire product.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß eine fest zu installierende rechnergestützte Einrichtung entwickelt wird, die es bei der Fertigung großer Stahlbausektionen gestattet, durch Messen den Vergleich zwischen Ist- und Sollwerten der Maße, Formen und Lagen zur Gewährleistung wichtiger technologischer Anschlußmaße durchzuführen, die Meßwerte statistisch auszuwerten und die vorhandenen Toleranzen in nachfolgenden Montageprozessen zu optimieren sowie darüber hinaus Schlußfolgerungen für eine aufwandsarme Montage zu ziehen bzw. ein exaktes Positionieren der Montageeinheiten auf dem Endmontageplatz zu ermöglichen.The object of the invention is that a computer-aided installation to be installed is developed, which allows in the manufacture of large steel sections to perform by measuring the comparison between actual and nominal values of dimensions, shapes and layers to ensure important technological connection dimensions, the measured values evaluate statistically and optimize the existing tolerances in subsequent assembly processes and also to draw conclusions for a low-effort assembly or to allow precise positioning of the mounting units on the final assembly.

Die erfindungsgemäße Einrichtung stellt ein System aus einem stationären Laser und zwei unabhängig voneinander rechnergestützt wirkenden Umlenkeinheiten dar.The device according to the invention represents a system consisting of a stationary laser and two diverting units acting independently of each other in a computer-aided manner.

Es sind zwei in einer Ebene senkrecht zueinander angeordnete Meßschionen vorgesehen, wobei die neue Meßschiene eine verfahrbaro Horizontal-Rotationslaser-Umlenkeinheit mit geradem Strahlendurchgang und die zweite Meßschiene eine verfahrbare selbstjustierende Vertikallaser-Umlenkeinheit trägt. Die Horizontal-Rotationslaser-Umlenkeinheit dient zur Einstellung bzw. Bestimmung einer Koordinate und die Vertikallaser-Umlenkeinheit dient zur Einstellung bzw. Bestimmung der zweiten Koordinate und des Arbeitswinkels, der sich zwischen der Horizontallaserebene und dem Vertikallaserstrahl befindet. Beide Umlenkeinheiten sind mit regelungs- und rechentechnischen Einrichtungen verbunden, so daß im Zusammenwirken mit geeigneten Zielmarken über dem gesamten Montageplatz durch Erfassung und Aufbereitung der Bewegungen der Umlenkeinheiten beliebige Punkte als Schnittpunkte von Vertikallaserstrahl und Rotationslaserebene in drei Koordinaten darstellbar sind. Mittels der rechentechnischen Einrichtung wird über trigonometrische Beziehungen beim Positionieren der Arbeitswinkel α und beim Prüfen die dritte Koordinate ermittelt.There are two arranged in a plane perpendicular to each other Meßschionen provided, the new measuring rail carries a movable horizontal-rotation laser deflection unit with straight beam passage and the second measuring rail carries a movable self-aligning vertical laser deflection unit. The horizontal rotation laser deflection unit is for setting a coordinate, and the vertical laser deflection unit is for setting the second coordinate and the working angle located between the horizontal laser plane and the vertical laser beam. Both deflection units are connected to control and computational devices, so that any points as intersections of vertical laser beam and rotation laser plane can be displayed in three coordinates in cooperation with suitable targets over the entire assembly site by detecting and processing the movements of the deflection. By means of the computational device, the third coordinate is determined via trigonometric relationships when positioning the working angle α and during testing.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind in der Vertikallaser-Umlenkeinheit verkörpert. Sie besteht aus einem Pentaprisma und einer Verdreheinheit mit Winkelmeßsystem, die in einem Führungssystem mit elektronischen Neigungsmessern, halbdurchlässigem Spiegel, Zeilendiode und Vollflächendiode untergebracht sind. Die Sensorik ist mit einer Meßwerterfassungs- und Aufbereitungseinheit verbunden, die anhand der Resultate von Soll-Istwertvergleichen die Schritlmotore für die Justierbewegungen steuert, so daß Abweichungen von der durch den fest stationierten Laserstrahl verkörperten Idealbewegungsbahn korrigierbar sind.Further features according to the invention are embodied in the vertical laser deflection unit. It consists of a pentaprism and a twisting unit with angle measuring system, which are housed in a guidance system with electronic inclinometers, semi-transparent mirror, line diode and full-area diode. The sensor system is connected to a Meßwerterfassungs- and processing unit, which controls the Schreitlmotore for the Justierungsungen based on the results of target-value comparisons, so that deviations from the embodied by the stationary laser beam ideal movement path can be corrected.

Der Horizontal-Rotationslasor ermöglicht das Erzeugen von Ebenen, die parallel zum Bauplatz in variabler Höhe über diesem orientiert sind. Der Vertikallaser ist in einer konstanten Höhe über der Montageebene und parallel zu ihr sowie in Richtung der Montageolatzbieite so stationiert, daß durch das Bewegen der Vertikallaser-Umlenkeinheit in Richtung des Laserstrahls an der Meßschiene über der gesamten Breite des Montageplatzes Vertikalebenen parallel zu dessen Bezugsmittellinie aufgespannt werden können. Die jeweiligen Führungs- und Schwenkbewegungen werden durch Weg- bzw. Winkelmeßsysteme meßtechniEch erfaßt. Die Umlenkeinheiten des Lasers arbeiten, wie bereits beschrieben, selbstjustierend, d. h. ihre Führungsund Schwenkbewegungen werden mit Hilfe des stationären umzulenkenden Laserstrahls im Zusammenwirken mit geeigneten Sensoren so überwacht und mittels Justiermechanismen korrigiert, daß die Strahlumlenkung an jedem Ort definiert im Bauplatzkoordinatensystem erfolgt. Eine ausreichende Anzahl von Referenzmarken auf der Montageebene ermöglicht ständig Kontrolljustierungen beider Laserumlenkeinheiten.The horizontal rotation laser makes it possible to create planes that are oriented parallel to the building site at a variable height above it. The vertical laser is at a constant height above the mounting plane and parallel to it and in the direction of Montageolatzbieite stationed so that are spanned by moving the vertical laser deflection unit in the direction of the laser beam on the measuring rail over the entire width of the mounting space vertical planes parallel to the reference centerline can. The respective guiding and pivoting movements are detected by means of path or angle measuring systems. The deflecting units of the laser work, as already described, self-adjusting, d. H. their guiding and pivoting movements are monitored by means of the stationary deflecting laser beam in cooperation with suitable sensors and corrected by means of adjusting mechanisms that the beam deflection takes place at any location defined in Bauplatzkoordinatensystem. A sufficient number of reference marks on the mounting level allows constant control adjustments of both Laserelenkeinheiten.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung können sowohl große Bauteile ausgerichtet als auch geprüft werden. Das Positionieren läuft darauf hinaus, daß der Schnittpunkt des Vertikallasers mit der durch den Horizontal-Rotationslaser erzeugten Laserebene einen Sollpunkt im Bauplatzkoordinatensystem verkörpert und mit Hilfe einer Zielmarke die Lage eines markanten Bauteilpunktes bezüglich des Sollpunktes ermittelt und Differenzen durch Bewegung des Bauteils beseitigt werden. Der Sollpunkt wird jeweils durch das Montagepersonal nach den Vorgaben der numerischen Konstruktionsbeschreibung im Bauplatzkoordinatensystem x, y, ζ dadurch eingestellt, daß der Horizontal-Rotationslaser in y-Richtung verfahren und derWith the device according to the invention, both large components can be aligned and tested. Positioning has the effect that the point of intersection of the vertical laser with the laser plane generated by the horizontal rotation laser embodies a set point in the building site coordinate system and determines the position of a significant component point with respect to the set point by means of a target mark and eliminates differences due to movement of the component. The set point is in each case set by the assembly personnel according to the specifications of the numerical design description in the construction site coordinate system x, y, ζ, that the horizontal rotation laser in the y-direction process and the

Vertikallaser in z-Richtung verschoben sowie um den Arbeitswinkel α geschwenkt werden. Der erforderliche Arbeitswinkel α muß dazu aus der konstanten Höhe des Vertikallasers über der Montageebene sowie der X- und Y-Koordinate des Sollpunktes wie folgt berechnet werden;Vertical laser moved in the z direction and swiveled by the working angle α. The required working angle α must therefore be calculated from the constant height of the vertical laser above the mounting plane and the X and Y coordinates of the set point as follows;

α = arctan [—-—J · .α = arctane [--- J ·.

Das Prüfen der Maß-, Form- und Lageabweichungen von Stahlbausektionen in der Vormontage oder der Gesamtkonstruktion während der Endmontage besteht in der Ermittlung der Lage von markanten Bauteilpunkten im BauplaUkoordinatensystem, wobei im Gegensatz zu Positionieraufgaben die den Prüfpunkt darstellende Zielmarke mit dem Lasersystem anvisiert und die entsprechenden Koordinaten Y, Z und der Arbeitswinkel angezeigt werden. Die X-Koordinate wird über die angeführte trigonometrische Beziehung errechnetChecking the dimensional, form and position deviations of steel sections in the pre-assembly or the entire construction during final assembly consists of determining the position of distinctive component points in the construction coordinate system, whereby, unlike positioning tasks, the target point representing the test point is targeted by the laser system and the corresponding Coordinates Y, Z and the working angle are displayed. The X coordinate is calculated using the trigonometric relationship given

Die Vorteile der Einrichtung bestehen darin, daß mittels eines fest installierten Lasersystems ohne dessen ständige Neujustierung große Bauteile auf einem Montageplatz sowohl positioniert als auch vermessen werden können, nur eine Arbeitskraft zur Bedienung benötigt, gleichzeitig der Zeitaufwand zum exakten Positionieren und maßlichen Prüfen wesentlich verringert wird sowie die Meßdaten rechnergestützt erfaßt, gespeichert und verarbeitet werden können.The advantages of the device are that by means of a permanently installed laser system without its constant readjustment large components can be both positioned and measured on a mounting station, only a worker needed to operate, while the time required for accurate positioning and dimensional testing is significantly reduced and the measured data can be compiled, stored and processed.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to drawings. Show it

Fig. 1: Funktionsprinzip des LasersystemsFig. 1: Functional principle of the laser system

Fig. 2: Prinzip der Ausrichtung einer Sektion mittels optoelektrischer Zielmarke Fig. 3: Selbstjustierende Umlenkeinheit für VertikallaserFig. 2: Principle of the alignment of a section by means of opto-electrical target mark Fig. 3: Self-adjusting deflection unit for vertical laser

Die Figuren 1 und 3 zeigen den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Positionieren und Prüfen großer Bauteile, vornehmlich von Großsektionen 1 bei der Montage eines Schiffskörpers 2 auf einer Montageebene 3, die geneigt ist, aber auch horizontal ausgeführt sein kann. Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht im wesentlichen aus einer fest installierten Laserlichtquelle 7 ausreichender Leistung, dessen senkrecht zur Montageebene 3 orientierter Laserstrahl sowohl mittels einer Horizontal-Rotationslaser-Umlenkeinheit 9 zu horizontalen Rotationslaserebenen 14 aufgefächert und gleichzeitig nach einer 90°-Umlenkung mittels Umlenkprisma 8 in der Höhe H einer Vertikallaser-Umlenkeinheit 10 zugeführt wird, die den Laserstrahl in vertikalen Ebenen umlenkt. Die Horizontal-Rotationslaser-Umlenkeinheit 9 ist bezogen auf das Montageplatzkoordinatensystem 6 in y-Richtung verfahrbar, wobei die Positionierbewegung über ein Wegmeßsystem verbunden mit einer Meßwerterfassungs- und -aufbereitungseinheit 15 realisiert wird. Die Justierung der Laserebene 14 erfolgt in der Art bekannter selbstausrichtender Rotationslaser bzw. über Referenzmarken 11, die ebenfalls über ein Wegmeßsystem und eine entsprechende Meßwerterfassungs- und -aufbereitungseinheit 15 einstellbar sind. Der vertikal umzulenkende Laserstrahl wird so in einer konstanten Höhe H über der Montageebene 3 und parallel zu ihr sowie in der yz-Ebane des Montageplatzkoordinatensystems 6 stationiert, daß durch das Verfahren der Vertikallaser-Umlenkeinheit 10 entlang einer Meßschiene 28 in z-Richiing und Schwenken um den Arbeitswinkel α über der gesamten Breite der Montageebene 3 Vertikallaserstrahlen 13 erzeugt werden können. Dabei werden die Positionierbewegung 35 des Vertikallasers mit einem Wegmeßsystem 29 überwacht und die Schwenkbewegung 36 durch die Verdreheinheit mit Winkelmeßsystem 26 gesteuert, wobei jeweils die entsprechenden Meßwerterfassungs- und -aufbereitungseinheiten 15 vorgesehen sind. Die in der Meßwerterfassungs- und -aufbereitungseinheit 15 vorverarbeiteten Meßdaten für die Höhenverstellung der Horizontal-Rotationslaser-Umlenkeinheit 9 in y-Richtu "g, die Höhenverstellung der Referenzmarkerf 11 in y-Richtung, dio Positionierbewegung 35 in z-Richtung und für die Schwenkbewegung 36 um den Arbeitswinkel α werden der Prozeßstation 17 zugeleitet. Diese Ist sowohl im on-line-Batrieb mit einem Masterrechner 16 einschließlich Drucker 18 als auch funktechnisch mit einem mobilen Steuerpult 19 verbunden. Um zu gewährleisten, daß trotz Ungenauigkeiten der Meßschiene 28 odor anderer Einflüsse die Umlenkung des Vertikallaserstrahles 13 definiert im Montageplatzkoordinatensystem 6 erfolgt, muß die Vertikallaser-Umlenkeinheit 10 während der Positionierbewegung 35 und der Schwenkbewegung 36 ständig gemäß dem fest stationierten Laserstrahl justiert werden. Deshalb wird diese Urnlenkeinheit 10 als selbstjustierende Einheit konzipiert (Fig. 3), indem das Pentaprisma 25 und die Verdreheinheit mit Winkelmeßsystem 19 in einem Führungssystem 27 untergebracht sind. Zu diesem gehören außerdem zwei elektronische Neigungsmesser 32, 34 zur Messung der Neigung um die x- bzw. z-Achse des Montageplatzkoordinatensystems 6, eine über einen halbdurchlässigen Spiegel 31 mit Laserlicht beaufschlagte Zeiiendiode 33 zum Erfassen der Neigung um die y-Achse und eine Vollflächendiode 30 für das Erkennen eines Auswanderns des Führungssystems 27 in x- und y-Richtung. Alle diese Justiersensoren sind mit einer Meßwerterfassungs- und Aufbereitungseinheit 38 gekoppelt, die sowohl den Betrieb der Sensoren selbst gewährleistet, als auch deren Signale empfängt, aufbereitet, einen Soll/Istwert-Vergleich durchführt und entsprechend dessen Resultat Impulse an die Steuereinheit für Nachstellantriebe 39 weiterleitet, welche ihrerseits die Schrittmotoren zur Ausführung von Justierbewegungen 37 regelt. Dieser Vorgang wird ständig während der Positionierbewegung 35 und der Schwenkbewegung 36 zur Einstellung des Vertikallaserstrahls 13 auf den Winkel α in einem konstanten Arbeitstakt aufrechterhalten, wobei das Ausregeln von Neigungen des Führungssystems 27 Priorität vor dem Korrigieren von translatorischen Abweichungen in x- und y-Richtung hat. Wie aus Figur 1 ersichtlich, verkörpert die Zielmarke 4 einen Sollpunkt im Montageplatzkoordinatensystem 6 mit den Koordinaten X, Y, Z. Dieser Sollpunkt steht mit einem markanten Punkt einer Großsektion 1 des zu fertigenden Schiffskörpers 2 entsprechend den Abmessungen der Zielmarke 4 in Beziehung. Wie nun eine Großsektion 1 auf der Montageebene 3 exakt ausgerichtet und positioniert wird, verdeutlicht Figur 2. Der erste Schritt besteht darin, die Horizontai-Rotationslaser-Umlenkeinheit 9 in y-Richtung und die Vertikallaser-Umlenkeinheit 10 in z-Richtung sowie mit dem Arbeitswinkel α so einzustellen, daß sich die Rotationslaserebene 14 und der Vertikallaserstrahl 13 im Sollpunkt schneiden. Dieser Sollpunkt wirdFigures 1 and 3 show the basic structure of the device according to the invention for positioning and testing of large components, mainly of large sections 1 in the assembly of a hull 2 on a mounting plane 3, which is inclined, but can also be carried out horizontally. The inventive device consists essentially of a permanently installed laser light source 7 sufficient power whose oriented perpendicular to the mounting plane 3 laser beam fanned both by means of a horizontal rotation laser deflection unit 9 to horizontal rotation laser planes 14 and at the same time after a 90 ° deflection by deflection prism 8 in height H is supplied to a vertical laser deflection unit 10, which deflects the laser beam in vertical planes. The horizontal rotation laser deflection unit 9 is movable relative to the assembly station coordinate system 6 in the y direction, wherein the positioning movement is realized via a position measuring system connected to a measured value acquisition and processing unit 15. The adjustment of the laser plane 14 takes place in the manner of known self-aligning rotary laser or reference marks 11, which are also adjustable via a measuring system and a corresponding Meßwerterfassungs- and processing unit 15. The laser beam to be deflected vertically is thus stationed at a constant height H above and parallel to the mounting plane 3 and in the yz-Ebane of the assembly station coordinate system 6, by moving the vertical laser deflection unit 10 along a measuring rail 28 in z-direction and pivoting the working angle α over the entire width of the mounting plane 3 vertical laser beams 13 can be generated. The positioning movement 35 of the vertical laser are monitored with a position measuring system 29 and the pivoting movement 36 is controlled by the twisting unit with angle measuring system 26, wherein the respective Meßwerterfassungs- and -aufbereitungseinheiten 15 are provided. The pre-processed in the Meßwerterfassungs- and processing unit 15 measured data for the height adjustment of the horizontal rotation laser deflection unit 9 in y-Richtu "g, the height adjustment of Referenzmarkerf 11 in the y direction, dio positioning movement 35 in the z direction and for the pivoting movement 36th The process station 17 is supplied by the working angle α, which is connected both to an on-line Bistrieb with a master computer 16 including printer 18 and radio-controlled with a mobile control panel 19. To ensure that despite inaccuracies of the measuring rail 28 odor other influences Deflection of the vertical laser beam 13 is defined in the assembly station coordinate system 6, the vertical laser deflection unit 10 must be constantly adjusted in accordance with the stationary laser beam during the positioning movement 35 and the pivoting movement 36. Therefore, this Urnlenkeinheit 10 is designed as a self-aligning unit (Fig pentaprism 25 and the twisting unit with angle measuring system 19 are housed in a guide system 27. To this also belong two electronic inclinometers 32, 34 for measuring the inclination about the x- and z-axes of the assembly station coordinate system 6, a semi-transparent mirror 31 loaded with laser light Zeiiendiode 33 for detecting the inclination about the y-axis and a full-surface diode 30 for detecting an emigration of the guide system 27 in the x and y directions. All of these adjustment sensors are coupled to a Meßwerterfassungs- and conditioning unit 38, which ensures both the operation of the sensors themselves, as well as receives their signals, processed, performs a setpoint / actual value comparison and according to the result of pulses to the control unit for Nachstellantriebe 39, which in turn regulates the stepper motors for the execution of Justierbewegungen 37. This operation is constantly maintained during the positioning movement 35 and the pivoting movement 36 for adjusting the vertical laser beam 13 to the angle α in a constant working stroke, the adjustment of inclinations of the guidance system 27 having priority over correcting translational deviations in the x and y directions , As can be seen from FIG. 1, the target mark 4 represents a set point in the assembly location coordinate system 6 with the coordinates X, Y, Z. This set point is related to a distinctive point of a large section 1 of the hull 2 to be manufactured in accordance with the dimensions of the target mark 4. FIG. 2 illustrates how a large section 1 is precisely aligned and positioned on the assembly plane 3. The first step consists of the Horizontai rotation laser deflection unit 9 in the y direction and the vertical laser deflection unit 10 in the z direction and with the working angle α to set so that the rotation laser plane 14 and the vertical laser beam 13 intersect at the setpoint. This setpoint will be

mit Hilfe der Zielmarke 4 durch Positionierbewegungen 21 der gesamten Großsektion 1 verfolgt, bis sich der Lichtpunkt des Vertikallasars 20 und die Rotationslaserebene 14 im Achsenkreuz der Zielmarke 4 überlagern und damit der Bauteilpunkt des Positionierobjektes von der Ausgangslage 22 über die Zwischenlage 23 in die Sollage 24 überführt wird. Die Ausgangslage des Koordinatenpunktes kann dabei mit konventionellen Mitteln der Längenmeßtechnik gefunden werden. Das Prüfen von Maß-, Form- und Lageabweichungen einer Großsektion 1 oder des gesamten Schiffskörpers 2 geschieht in umgekehrter Art und Weise, d.h. an ausgewählten markanten Punkten werden Zielmarken 4 angebracht, die mit dem Lasersystem anvisiert werden und deren Koordinaten mittels der installierten Meßsysteme für die Höhe der Rotationslaserebene 14 über der Montageebene 3, den Abstand des Vertikallasers 13 von der Bezugsmittellinie der Montageebene 5 sowie den Arbeitswinkel α erfaßt und berechnet werden. Das gesamte Lasersystem wird von einer Arbeitskraft mit dem mobilen Steuerpult 19 aus unmittelbarer Nähe der jeweiligen Zielmarke 4 gesteuert, wöbe, die Koordinaten des Laserschnittpunktes auf diesem Pult für Positionier- und Meßaufgaben einstellbar und/oder ablesbar sind. Dies geschieht beim Positionieren von Großsektionen 1 derart, daß durch die Bedienkraft die Sollkoordinaten am Steuerpult 19 eingegeben werden und über den Weg Prozeßstation 17-Meßwertorfassungs- und -aufbereitungseinhoit 15 die Antriebe für die jeweiligen Positionierbewegungen 35 und Schwenkbewegungen 36 angesprochen werden. Das Messen der Koordinaten eines relevanten Bezugspunktes beinhaltet das Aufsetzen der Zielmarke 4 auf einen solchen und Einstellen des Vertikallaserstrahls 13 sowie der Rotationslaserebone 14 in den Mittelpunkt der Zielmarke 4. Dabei wird vom Bediener sowohl die Lage des Laserschnittpunktes auf der Zielmarke 4 verfolgt, als auch gleichzeitig das Lasersystem vom mobilen Steuerpult 19 aus gesteuert. Die Zielmarken 4 sind zum schnellen und genauen Auffinden des Mittelpunktes mit einer Vollflächendiode ausgerüstet, deren Erfassungsbereich gegebenenfalls durch einfache Optik zur Zielmarke 4 gehörig vergrößert werden kann. Die genaue Mittelpunktlage wird über eine geeignete Signaleinrichtung an der Zielmarke 4 angezeigt. Zur ständigen Überprüfung der Funktionsweise des Lasersystems können Referenzstrahlen bzw. -ebenen 12 eingestellt und mit verstellbaren Referenzmarken 11 kontrolliert werden.with the help of the target 4 tracked by positioning 21 of the entire large section 1 until the light point of the vertical laser 20 and the rotation laser plane 14 in the coordinate system of the target 4 overlap and thus transferred the component point of the positioning of the starting position 22 via the intermediate layer 23 in the desired position 24 becomes. The initial position of the coordinate point can be found by conventional means of length measurement. The testing of dimensional, form and position deviations of a large section 1 or the entire hull 2 is done in the reverse manner, i. E. At selected points marked targets 4 are attached, which are targeted by the laser system and whose coordinates are detected by means of the installed measuring systems for the height of the rotating laser plane 14 above the mounting plane 3, the distance of the vertical laser 13 from the reference centerline of the mounting plane 5 and the working angle α and be calculated. The entire laser system is controlled by a worker with the mobile control panel 19 from the immediate vicinity of the respective target mark 4, wöbe the coordinates of the laser intersection point on this panel for positioning and measuring tasks are adjustable and / or readable. This is done when positioning large sections 1 such that the setpoint coordinates are entered at the control panel 19 by the operator and the drives for the respective positioning movements 35 and pivoting movements 36 are addressed via the path of the process station 17-Meßwertorfassungs- and-Verarbeitungsseinhoit 15. The measurement of the coordinates of a relevant reference point includes setting the target 4 on one and adjusting the vertical laser beam 13 and the rotation laser beam 14 in the center of the target 4. In this case, both the position of the laser intersection point on the target 4 tracked by the operator, and simultaneously controlled the laser system from the mobile control panel 19. The target marks 4 are equipped for fast and accurate finding of the center with a full-surface diode whose detection range can be increased if necessary by simple optics to the target mark 4. The exact center position is displayed on the target mark 4 via a suitable signaling device. For constant checking of the functioning of the laser system reference beams or planes 12 can be adjusted and controlled with adjustable reference marks 11.

Claims

1. A laser system for positioning and checking the spatial position of components on a mounting station, consisting of a laser light source, Sirahlumlenkeinheiten and control and computing facilities for the determination of measured data by means of trigonometric relationships, characterized in that two in a plane perpendicular to each other arranged measuring rails (28,40) are provided, wherein the one measuring rail (40) carries ayerradfahrable horizontal rotation laser deflection unit (9) with straight beam passage and the second measuring rail (28) carries a movable self-aligning vertical laser deflection unit (10) and that the horizontal rotation laser Deflection unit (9) for setting or determining a coordinate (y) and the vertical laser deflection unit (10) for setting or determining the second coordinate (z) and the working angle (α) with control and computational devices (15,16, 17,18,19) are connected, so that in cooperation with geeigne ten target marks (4) over the entire assembly site (6) by detecting and processing the movements of the deflection units (9,10) arbitrary points as intersections of vertical laser beam (13) and rotation laser plane (14) in three coordinates (X, Y, Z) are represented ,

2. A laser system according to claim 1, characterized in that the self-aligning vertical laser deflection unit (10) consists of a pentaprism (25) and a twisting unit with angle measuring system (26) in a guide system (27) with electronic inclinometers (32,34) , semitransparent mirror (31), line diode (33), solid diode (30) are housed, wherein the sensor connected to a Meßwerterfassungsungs- and processing unit (38) i, based on the results of target / actual value comparisons the step notes for the Adjusting movements (37) controls, so that deviations from the embodied by the stationary laser beam ideal movement trajectory are correctable.

3. A laser system according to claim 1, characterized in that the adjustment deriny-direction of the assembly station coordinate system (6) can be displaced horizontal rotary laser deflection unit (9) in the manner known self-aligning rotary laser or constant comparison with at least two adjustable parallel to the deflection in height Reference marks (11) takes place.