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Die
Erfindung betrifft eine beleuchtete Nivellierlatte, welche, in Verbindung
mit einem Nivellierinstrument, für
die geodätische
Messung von Höhendifferenzen
von zwei zumeist am Boden angeordneten Punkten verwendet wird.
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So
ist allgemein bekannt, dass im Vermessungswesen ein Nivellierinstrument
verwendet wird, um den Höhenunterschied
von zwei zumeist am Boden angeordneten Punkten zu messen. Dabei
wird im Allgemeinen das Nivellierinstrument zwischen den beiden
Punk ten positioniert, während
die Nivellierlatte zunächst
auf dem einen der beiden Punkte aufgestellt wird. Unter diesen Bedingungen
wird die optische Achse des Messfernrohres horizontal ausgerichtet,
so dass der darin angeordnete Horizontalfaden als Referenzlinie
dient und das Ablesen der auf der Skala (Strichteilung) der Nivellierlatte
angebrachten Kennzeichnungen/Markierungen erlaubt. Anschließend wird
die Latte auf dem zweiten Punkt aufgestellt und der Ablese-Vorgang
wiederholt. Die Differenz der Lattenablesungen zwischen Punkt 1
und Punkt 2 ergibt den Höhenunterschied
der beiden Punkte.
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Für dieses
geometrische Nivellement werden verschiedene Formen von Nivellierlatten
verwendet: Teleskop- und Klapplatten für geringere Genauigkeiten oder
Präzisions-Nivellierlatten mit
eingespanntem Invarband als Träger
der Strichteilung, wie in der
DE 343 20 98 A1 beschrieben. Nivellierlatten für Nivelliere
mit visueller Ablesung tragen eine Zentimeter- oder Millimeter-Strichteilung.
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Zur
automatischen Ermittlung einer Lattenablesung werden auch elektronische
Nivelliergeräte mit
dazugehörigen
Nivellierlatten verwendet, wie u. a. in der
DE 197 23 654 C2 beschrieben.
Die hier zum Einsatz kommenden Nivellierlatten sind in ihrem Frontbereich
mit bestimmten Balkenmarkierungen ausgebildet, wobei diese Balkenmarkierungen
auf der Nivellierlatte selbst angebracht sind. Die Nivellierlatte
wird durch ein dazugehöriges
elektronisches Nivelliergerät
kollimiert, um die Höhe
der kollimierten Position zu messen. Die Nivellierlatte selbst ist
auf ihrer schwarzen Basisfläche
durch mehrere Balkenmarkierungen farblich gekennzeichnet, wobei
die Balkenmarkierungen unter bestimmten Teilungen auf der Frontseite
der Nivellierlatte angeordnet sind. Das elektronische Nivelliergerät ist in
seinem Inneren mit einem optischen System und einem Mechanismus zur
automatischen Kompensation der Neigung ausgebildet. Ein optisch
empfangenes Bild von der Nivellierlatte wird durch einen Strahlenteiler
auf einen Zeilensensor aufgeteilt, welcher das optisch empfangene
Bild der Nivellierlatte in ein elektrisches Signal umsetzt und dieses
an einen Verstärker
ausgibt. Das vom Verstärker
abgehende Signal wird in ein Digitalsignal umgesetzt, wird gespeichert
und ein Mikrocomputer ermittelt die Position des Bildes einer jeden Markierung
auf der Basis des Referenzsignals, welches im Speicher gespeichert
ist. Ferner ist eine Ansteuerschaltung vorgesehen und wenn die optische Achse
des optischen Kollimatorsystems und die optische Achse des optischen
Bildsystems so eingerichtet sind, dass sie miteinander übereinstimmen,
stimmen der Kollimatorpunkt auf der Nivellierlatte und der Kollimatorpunkt
beim optischen Bildsystem miteinander überein, so dass daraus eine
Höhe bestimmt
werden kann.
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Nachteilig
beim Einsatz der oben beschriebenen Nivelliergeräte mit den zugehörigen Nivellierlatten
ist, dass bei schlechten Sichtverhältnissen oder Dunkelheit die
Strichteilung auf der Nivellierlatte nicht über das Nivellierinstrument
erkennbar ist. Dies beeinträchtigt
bzw. verhindert sowohl die optisch visuelle als auch die elektronische
Ablesung.
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Auf
dieses Problem wird auch in der
CH
557 519 hingewiesen und ausgeführt, zur Erleichterung der
Ablesung der Nivellierlatte diese zu beleuchten, wobei nähere Ausführungen
hinsichtlich der Realisierung und Ausführung nicht gegeben werden.
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Eine
Nivelliereinrichtung mit einer Nivellierlatte, auf der in der Längsrichtung
der Nivellierlatte in vorherbestimmten Abständen voneinander mehrere Leuchtelemente
angeordnet sind und die mit einer Steuereinrichtung versehen ist,
ist so ausgebildet, dass die Leuchtelemente unterscheidbare Signale enthaltenes
Licht aussenden, wie in der
DE
32 13 860 A1 beschrieben. Bei dieser beschriebenen Lösung handelt
es sich um eine Nivelliereinrichtung, bei der, nicht wie bei üblichen
Nivellierlatten, eine Strichteilung zum manuellen oder automatischen
Ablesen verwendet wird, sondern die Nivellierlatte ist mit aktiven
Signalgebern in Form von Leuchtdioden bestückt, die unterschiedliche gepulste
Signale aussenden. Um hier eine ordnungsgemäße Messung zu ermöglichen,
bedarf es besonders ausgebildeter und gestalteter Nivellierinstrumente,
um eine Automatisierung des Nivelliervorganges in Kombination mit der
heute nicht mehr gebräuchlichen
Messtischaufnahme zu erreichen. Eine Messung mit Hilfe der zuvor
beschriebenen Nivellierinstrumente ist bei diesem Verfahren nicht
möglich.
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In
dem Beitrag von Fritz K. Brunner und Helmut Woschitz „Die selbst
leuchtende Nivellierlatte", veröffentlicht
in „Allgemeine
Vermessungs-Nachrichten" Heft
3/2004 befassen sich die Autoren mit dem Thema der Höhenübertragungen
in Innenräumen, Tunneln
und Stollen sowie bei Nachtarbeiten im Freien und kommen zu dem
Ergebnis, dass für
diese durchzuführenden
Arbeiten eine künstliche
Beleuchtung der Nivellierlatten unumgänglich ist.
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Es
werden sodann einige Einrichtungen zur künstlichen Nivellierlattenbeleuchtung
vorgestellt, welche auch technisch bewertet werden und schließlich kommen
die Verfasser zu dem Ergebnis, dass zum einen ein Bedarf an beleuchteten
Nivellierlatten klar vorhanden ist und zum anderen allerdings die bekannten
Lösungen
gewisse Mängel
besitzen, die durch eine neue Lösung
in Form einer selbst leuchtenden Nivellierlatte beseitigt werden
sollen.
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Der
Lösungsgedanke
besteht darin, die Nivellierlatte nicht wie bisher zu beleuchten,
sondern direkt die „weißen" Felder des Lattencodes
mittels einer EL-Folie „zum
Strahlen" (EL =
Elektrolumineszenz) zu bringen.
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Hierzu
sehen die Verfasser zwei realisierbare Möglichkeiten eine selbst leuchtende
Nivellierlatte herzustellen: – die
EL-Folie direkt mit den schwarzen Codestreifen zu bedrucken oder – das schwarze
Lattenbild als massive Maske aus Invar vor der EL-Folie anzuordnen.
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Beide
Lösungen
haben sich als unpraktikabel erwiesen, da sie beide mit hohen finanziellen
Aufwendungen verbunden sind und trotzdem nicht die erforderlichen
Genauigkeiten bringen.
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Die
Verfasser führen
selbst aus, dass der Aufdruck der EL-Folie in mehreren Schichten
erfolgen müsste,
wodurch das Druckverfahren sehr aufwändig zu realisieren ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine beleuchtete
Nivellierlatte derart weiterzuentwickeln und bereitzustellen, mittels
der in Verbindung mit gebräuchlichen
Nivelliereinrichtungen ein geometrisches Nivellement auch bei schlechter
Sicht und Dunkelheit möglich
ist, dies bei hoher Genauigkeit und vertretbaren Kosten der Herstellung von
Nivellierlatten.
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Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst und vorteilhafte
Lösungen
und Ausführungen
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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So
wurde eine beleuchtete Nivellierlatte geschaffen, welche dadurch
charakterisiert ist, dass der Träger
der Strichteilung der beleuchteten Nivellierlatte durchsichtig gestaltet
und aus dem Inneren der Nivellierlatte heraus im Durchlicht beleuchtet
ist.
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Die
beleuchtete Nivellierlatte besteht aus einem Lattenkörper, dem
vorderseitig ein Tragelement als Träger der Strichteilung zugeordnet
und als eine durchsichtige Kunststoff platte oder -folie ausgebildet ist.
Auf dem Tragelement ist die Strichteilung durch eine dunkle Farbschicht
aufgebracht, die im Druckverfahren, fototechnisch, mit Lasergravur
oder mit einem anderen Verfahren herausgebildet wird.
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In
bevorzugter Ausführung
kann das Tragelement aus einem anderen Material bestehen und auch
die Strichteilung selbst als ein körperliches Element ausgebildet
sein, welches vor dem Tragelement, somit frontseitig, zur Nivellierlatte
angeordnet ist.
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Der
Lattenkörper
selbst ist im vorderen Bereich mit einer Aussparung ausgebildet,
in der die Lichtquelle angeordnet ist, die in ihrer Anordnung in dem
Lattenkörper
und in Verbindung mit dem Tragelement das Durchlicht der beleuchteten
Nivellierlatte herausbildet.
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Zwecks
homogener Beleuchtung der gesamten Strichteilung kommen als Lichtquelle
vorzugsweise Leuchtschnüre
in Form von Kaltkathodenröhren zum
Einsatz, welche in der Aussparung des Lattenkörpers, somit zwischen dem Lattenkörper und
dem Tragelement angeordnet sind, wobei auch der Einsatz/die Verwendung
beliebiger anderer Lichtquellen denkbar ist.
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Bevorzugterweise
kann die Lichtquelle farblich so gestaltet werden, dass einerseits
der Kontrast hinsichtlich der Erkennung der Strichteilung auf dem Tragelement
gut ist und andererseits eine Überstrahlung
verhindert wird.
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Zur
Erhöhung
der Leuchtkraft beim Einsatz von Leuchtschnüren, können diese in mehreren Lagen
im Lattenkörper
angeordnet sein, dies in der Form, dass sie mäanderförmig nebeneinander eingebunden
sind.
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Für den Betrieb
der geschaffenen beleuchteten Nivellierlatte, der Inbetriebsetzung
der Lichtquelle, ist diese mit elektronischen Bauteilen bestückt, die der
Energieversorgung der Lichtquelle dienen.
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Die
Bauteile können
sowohl im Lattenkörper der
Nivellierlatte als auch am Lattenkörper der Nivellierlatte angeordnet
sein, wobei in vorteilhafter Ausführung der Lattenkörper als
Hohlprofil ausgeführt
ist und in dem Hohlprofil des Lattenkörpers das bzw. die elektronischen
Bauteile zur Beleuchtung der Lichtquellen angeordnet sind.
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Die
Energieversorgung der Lichtquellen erfolgt über in/an der Nivellierlatte
vorgesehene Batterien, Akkus oder auch Solareinrichtungen, so dass die
geschaffene Nivellierlatte unabhängig
von einer stationären
Energiequelle verwendet werden kann.
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Dabei
liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die vorgestellte Nivellierlatte
auch zu stationären
Energiequellen verbunden werden kann, was über handelsübliche Elektro-Steckverbindungen
erfolgt, mit denen gleichfalls die Nivellierlatte bestück/ausgerüstet ist.
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Die
geschaffene beleuchtete Nivelliereinrichtung kann in jeder der bekannten
Bauformen von Nivellierlatten ausgeführt werden, so als Klapp-,
Teleskop- oder Präzisionsnivellierlatte,
wobei vorteilhafterweise, um den thermischen Ausdehnungskoeffizienten
des Trägers
der Strichteilung berücksichtigen
zu können,
wahlweise an oder in der Nivellierlatte mindestens ein Thermometer
mit Anzeige und/oder Datenerfassung vorgesehen ist. Die kontinuierliche
Erfassung der Temperatur des Tragelements während des Nivellements ermöglicht die
nachträgliche
rechnerische Korrektur des Messergebnisses und sichert sehr hohe
Genauigkeiten unabhängig
von der Umgebungstemperatur während
der Messungen.
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Die
Erfindung soll mit nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
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Die
dazugehörige
Zeichnung zeigt in
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1:
einen Verwendungszustand einer beleuchteten Nivellierlatte gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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2:
eine Schnittansicht A-A nach 1 und
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3:
die Anordnung von Leuchtschnüren im
Lattenkörper
der Nivellierlatte.
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Das
Zusammenwirken eines Nivellierinstrumentes 2 mit der beleuchteten
Nivellierlatte 1 wird prinziphaft in der 1 gezeigt,
aus der sich auch ergibt, dass die beleuchtete Nivellierlatte 1 aus
einem Lattenkörper 5 besteht,
dem vorderseitig das Tragelement 6 zugeordnet ist, welches
mit einer Strichteilung 3 versehen ist. Die Frontseite
des Lattenkörpers 5 ist
mit der Bezugszahl 4 gekennzeichnet.
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Der
Lattenkörper 5 der
beleuchteten Nivellierlatte 1 ist ferner mit einer Energiequelle 12 ausgebildet, über die
die in der beleuchteten Nivellierlatte 1 vorgesehenen Lichtquellen 8 mit
Energie versorgt werden.
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Dabei
kann diese Energiequelle 12 eine Batterie, ein Akku oder
auch ein Solarelement sein, mittels denen die Lichtquellen 8 der
beleuchteten Nivellierlatte 1 mit Strom versorgt werden.
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Um
die beleuchtete Nivellierlatte 1 an ein stationäres E-Netz
anschließen
zu können,
ist am oder im Lattenkörper 5 der
Nivellierlatte ein Elektroanschluss vorgesehen.
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Diese
Ausführung
der beleuchteten Nivellierlatte 1 wäre für einen Einsatz in unterirdischen
Anlagen wie beispielsweise Tunnelanlagen möglich, in denen Elektroanschlüsse vorgesehen
sind, so dass problemlos eine elektrische Verbindung zur beleuchteten
Nivellierlatte 1 hergestellt werden kann.
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Die
Anordnung der Lichtquellen 8 in der beleuchteten Nivellierlatte 1 wird
in der 2 gezeigt, aus der sich auch eindeutig die Zuordnung
des Tragelementes 6 zum Lattenkörper 5 der beleuchteten
Nivellierlatte 1 ergibt.
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Es
ist auch dargestellt, dass im vorderen Bereich des Lattenkörpers 5 diese
mit einer Aussparung 9 ausgebildet ist, in denen die Lichtquellen 8,
hier Leuchtschnüre,
in Form von Kaltkathodenröhren 11 angeordnet
sind.
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Zum
Lattenkörper 5 ist
das Tragelement 6 frontseitig vorgesetzt und deckt dabei
den gesamten Breitenbereich des Lattenkörpers 5 ab. Bei der
Ausführung
als Kunststoff oder Glasplatte, kann eine Seite des Tragelementes 6 satiniert
ausgebildet werden. Diese Satinierung ist in der 2 mit
der Bezugszahl 7 gekennzeichnet. Damit wird gewährleistet,
dass das Licht der dahinter befindlichen Lichtquelle/Lichtquellen 8 gestreut
und somit eine gleichmäßige Beleuchtung
der Strichteilung 3 erzielt wird.
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Im
Bereich der Lichtquellen 8 der in der beleuchteten Nivellierlatte 1,
hier herausgebildet durch die vorgesehenen Kaltkathodenröhren 11,
bildet sich bei deren Inbetriebsetzung ein Durchlicht 10 heraus, wodurch
aufgrund der Bestrahlung im Durchlicht 10 sowie der zusätzlichen
Reflexionen am Lattenkörper 5 der
beleuchteten Nivellierlatte 1 eine effektive Lichtausbeute
gegeben ist, so dass die Strichteilung 3, auch bei schlechter
Sicht oder Dunkelheit, vom Nivellierinstrument 2 auch aus
großer
Entfernung erkennbar ist und die entsprechenden Werte abgelesen
werden können.
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Beim
Einsatz von Kaltkathodenröhren 11 als Lichtquelle 8 erfolgt
deren Einbindung im Lattenkörper 5 in
der gezeigten Anordnung nach 3. Zur Erhöhung der
Leuchtkraft ist es vorteilhaft, mehrere Lagen von Leuchtschnüren/Kaltkathodenröhren 11 mäanderförmig nebeneinander
in der Aussparung 9 vom Lattenkörper 5 anzuordnen,
wie gleichfalls in der 3 gezeigt.
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Die
Anwendung der vorgeschlagenen beleuchteten Nivellierlatte 1 beim
geometrischen Nivellement erfolgt in der bekannten Art und Weise,
dass ein Vermesser die beleuchtete Nivellierlatte 1 auf
einem ersten Beobachtungspunkt auf dem Boden vertikal aufstellt.
Dabei zeigt die aufgestellte beleuchtete Nivellierlatte 1 mit
ihrer Frontseite 4 in Richtung des Nivellierinstrumentes 2,
welches von einem weiteren Vermesser bedient wird. Dieser richtet
das Nivellierinstrument 2 zur beleuchteten Nivellierlatte 1 aus
und liest einen bestimmten Höhenwert
an der Strichteilung 3 der Nivellierlatte 1 ab.
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Bei
digitalen Nivellierinstrumenten erfolgt die Ablesung automatisch.
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Danach
stellt der erste Vermesser die Nivellierlatte 1 auf einem
zweiten Messpunkt vertikal auf und der zweite Vermesser liest dann
von der Strichteilung 3 der beleuchteten Nivellierlatte 1 einen
zweiten Messwert ab. Aus der Differenz der beiden erhaltenen abgelesenen
Werte wird ein Wert berechnet, welcher die Höhendifferenz zwischen den beiden
geodätischen
Messpunkten ergibt.
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Mit
Hilfe der simultan erfassten Nivellierlattentemperatur kann nachträglich der
Maßstab
der Strichteilung zum Zeitpunkt der Messung berechnet und der gemessene
Höhenunterschied
rechnerisch korrigiert werden.