DE102006050733B4

DE102006050733B4 - Laservermessungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102006050733B4
Application number: DE102006050733A
Authority: DE
Inventors: Junichi Kodaira
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2026-10-24
Also published as: CH698427B1; US20070089309A1; JP4824384B2; DE102006050733A1; US7454842B2; JP2007120958A; CN1955637A; CN1955637B

Abstract

Laservermessungsvorrichtung, welche aufweist:
eine Laserlichtquelle (10), die zum Emittieren eines Laserlichtstroms ausgebildet ist;
einen Laserprojektor (8), der neigbar gehalten und ausgebildet ist, den von der Laserlichtquelle (10) emittierten Laserlichtstrom drehbar auszustrahlen;
einen Mechanismus (3), der den Laserprojektor (8) neigbar hält;
Neigungsarme (17, 25), die sich in einer Richtung X und einer Richtung Y im Wesentlichen senkrecht zu dem Laserprojektor (8) erstrecken;
einen Neigungsantriebsabschnitt enthaltend ein linear bewegbares Teil (22, 28), der für zumindest einen der Neigungsarme (17, 25) vorgesehen und ausgebildet ist, um zumindest einen entsprechenden der Neigungsarme (17, 25) über das linear bewegbare Teil (22, 28) anzutreiben;
Detektoren (23, 29), die für jeden der Neigungsarme (17, 25) vorgesehen und jeweils ausgebildet sind, eine Größe der linearen Bewegung des linear bewegbaren Teils (22, 28) zu erfassen, und
einen arithmetischen Abschnitt (24), der ausgebildet ist zum Berechnen einer Neigung des Laserprojektors (8) in der...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vermessungsvorrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Verbesserung in einer Vermessungsvorrichtung, in der ein Laserprojektor durch einen kardanischen Mechanismus gehalten wird, um den Laserprojektor zu neigen.
In einer herkömmlichen Laservermessungsvorrichtung wie beispielsweise der in der JP-H06-26861A offenbarten 8 wiedergegebenen Laservermessungsvorrichtung ist ein perforierter konkaver Bereich mit einer halbkugelförmigen Ausbildung in der Mitte eines Gehäuses 5' gebildet und ein Laserprojektor 10', der einen Laserstrahl emittiert, ist frei neigbar im Eingriff mit dem und wird gehalten durch den konkaven Bereich.
Ein Kopf des Laserprojektors 10' ist mit einem Pris menhaltekörper 13' versehen, der sich um die Mitte der Achse des Laserprojektors 10' dreht. Ein Abtastzahnrad ist an dem Prismenhaltekörper 13' befestigt, so dass der Prismenhaltekörper 13' so ausgebildet ist, dass er sich um die Mitte der Achse des Laserprojektors 10' mittels eines Abtastmotors 15' über das Abtastzahnrad dreht. Somit bilden der Prismenhaltekörper 13' und das Abtastzahnrad einen Drehabschnitt.
Der Prismenhaltekörper 13' ist auch mit einem Pentaprisma 18' versehen. Das Pentaprisma 18' lenkt den emittierten Laserstrahl orthogonal aus einer Richtung der Mitte der Achse des Laserprojektors 10' so ab, dass der Laserstrahl in einer horizontalen Richtung projiziert wird.
In einem mittleren Teil des Laserprojektors 10' sind vorstehend von dem konkaven Bereich ein festes Libellenrohr 20' und ein festes Libellenrohr 21', die einen Neigungsdetektor zum Erfassen einer Neigung des Laserprojektors 10' bilden, orthogonal zueinander in einer solchen Weise vorgesehen, dass sie senkrecht zu der Mitte der Achse des Laserprojektors 10' stehen, um die Vertikalität des Laserprojektors 10' zu erfassen.
Ein unterer Endteil des Laserprojektors 10' ist mit einer Basisplatte 62' versehen, die neigbar in einer Richtung senkrecht zu dem Laserprojektor 10' vorgesehen ist. Ein Libellenrohr 65' zum Einstellen eines beliebigen Winkels und ein Libellenrohr 66' zum Einstellen eines beliebigen Winkels, die beide zur Erfassung der Neigung des Laserprojektors 10' ausgebildet sind, sind auf der Basisplatte 62' vorgesehen.
Die Basisplatte 62' wird durch einen Antriebsabschnitt 54', 56', 58' für die Einstellung eines beliebigen Winkels und einen Antriebsabschnitt (nicht gezeigt) für die Einstellung eines beliebigen Winkels geneigt. Es ist festzustellen, dass eine Neigungsrichtung der Basisplatte 62' und Richtungen, in denen die Libellenrohre 65' und 66' für die Einstellung eines beliebigen Winkels vorgesehen sind, einer Neigungsrichtung des Laserprojektors 10' entsprechen.
Ein Neigungsarm 25' und ein Neigungsarm 26' zum Neigen des Laserprojektors 10' stehend jeweils vor und erstrecken sich von dem Laserprojektor 10' orthogonal in einer horizontalen Richtung. Die Neigungsarme 25' und 26' sind jeweils durch Eingriffsstifte (nicht gezeigt) mit einem Neigungsantriebsabschnitt 31', 33', 36' sowie einem anderen, nicht gezeigten Neigungsantriebsabschnitt in Eingriff.
Es wird nun das Nivellieren zum vertikalen Einstellen des Laserprojektors 10' bei der herkömmlichen Laservermessungsvorrichtung beschrieben.
Der eine Neigungsantriebsabschnitt 31', 33', 36' und der andere, nicht gezeigte Neigungsantriebsabschnitt werden angetrieben, bis jedes der festen Libellenrohre 20' und 21' die Horizontalität erfasst auf der Grundlage eines Ergebnisses der Erfassung der festen Libellenrohre 20' und 21', um die Neigung des Laserprojektors 10' zu kompensieren. Wenn die festen Libellenrohre 20' und 21' die Horizontalität erfasst haben, wird die Mitte der Achse des Laserprojektors 10' vertikal abgeglichen.
Als Nächstes wird die Neigungseinstellung zum freien Neigen des Laserprojektors 10' in beliebigen Richtun gen bei der herkömmlichen Laservermessungsvorrichtung beschrieben. Zuerst wird die Einstellung der Neigung des Laserprojektors 10' in einer Richtung X oder einer ersten Richtung erläutert.
Der Antriebsabschnitt 54', 56', 58' für die Einstellung eines beliebigen Winkels wird betätigt, um die Basisplatte 62' in der Richtung X oder der ersten Richtung um einen beliebigen Winkel zu neigen. Der Antriebsabschnitt 54', 56', 58' zum Einstellen eines beliebigen Winkels wird verwendet, um einen vorbestimmten Neigungswinkel des Laserprojektors 10' auf der Grundlage der Anzahl von Antriebsimpulsen einzustellen. Dann wird der eine Neigungsantriebsabschnitt 31', 33', 36' auf der Grundlage eines Ergebnisses der Erfassung des Libellenrohrs 65' für die Einstellung eines beliebigen Winkels betätigt, bis das in der Richtung X vorgesehene geneigte Libellenrohr 65' für die Einstellung eines beliebigen Winkels die Horizontalität erfasst, um den Laserprojektor 10' zu neigen. Wenn das Libellenrohr 65' für die Einstellung eines beliebigen Winkels die Horizontalität erfasst hat, ist der Laserprojektor 10' auf den vorbestimmten Neigungswinkel eingestellt.
Weiterhin werden in gleicher Weise der andere Antriebsabschnitt (nicht gezeigt) für die Einstellung eines beliebigen Winkels, das Libellenrohr 66' für die Einstellung eines beliebigen Winkels und der anderen Neigungsantriebsabschnitt (nicht gezeigt), die jeweils senkrecht zu dem Antriebsabschnitt 54', 56', 58' für die Einstellung eines beliebigen Winkels, dem Libellenrohr 65' für die Einstellung eines beliebigen Winkels und dem Neigungsantriebsabschnitt 31', 33', 36' sind, betätigt, um die Horizontalität in einer Richtung Y oder einer zweiten Richtung zu erfassen.
Hierdurch ist die Neigungseinstellung des Laserprojektors 10' in zwei Richtungen möglich.
Da jedoch die herkömmliche Laservermessungsvorrichtung enthaltend die in JP-H06-26861A offenbarte Laservermessungsvorrichtung eine Schwenkstruktur verwendet, bei der der Laserprojektor oder ein Laserprojektionsabschnitt durch den halbkugelförmigen konkaven Bereich gestützt wird, besteht ein Problem dahingehend, dass, obgleich er das verringerte Spiel hat, ein weiter Neigungsbereich des Laserprojektors strukturell nicht erhalten werden kann.
Zusätzlich wurde auch eine Laservermessungsvorrichtung bekannt, die eine Struktur verwendet, bei der ein Laserprojektor durch einen kardanischen Mechanismus gestützt wird und ein Neigungsmechanismus verwendet wird, um den Laserprojektor zu neigen. Bei der den kardanischen Mechanismus verwendenden herkömmlichen Laservermessungsvorrichtung kann jedoch das Auftreten des Spiels in einem tragenden Teil des kardanischen Mechanismus nicht verhindert werden. Daher ist die den kardanischen Mechanismus verwendende Laservermessungsvorrichtung nicht geeignet für den Zweck des Erlangens eines genauen Neigungswinkels des Laserprojektors.
Die DE 196 51 251 A1 zeigt ein Laserstrahl-Nivelliergerät, das mit einem um eine vertikale Achse drehbaren Drehgestell und einer um eine horizontale Achse schwenkbaren Neigungseinrichtung versehen ist. die auf dem Drehgestell angeordnete Neigungseinrichtung kann so geneigt werden, dass sich die von einem rotierenden Laserstrahl gebildete Laserebene in eine bestimmte Richtung um einen bestimmten Winkel neigt. Somit kann durch Drehen des Drehgestells um einen be stimmten Winkel eine Neigung in zwei zueinander senkrechten Richtungen erhalten wer den.
Die EP 0 689 080 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Ausrichtung eines zur Bildprojektion verwendeten Laserstrahls, die einen kardanischen Mechanismus verwendet.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorbeschriebenen Probleme gemacht, und es ist daher zumindest eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laservermessungsvorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, einen Neigungswinkel eines Laserprojektors genau einzustellen, selbst wenn eine Struktur mit dem Spiel verwendet wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mittels der Laservermessungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und der Laservermessungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Laservermessungsvorrichtung nach der Erfindung sind aus den abhängigen Ansprüchen ersichtlich.
Genauer gesagt, um diese und andere Vorteile und in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung wie sie verkörpert und hier umfänglich beschrieben ist, zu erzielen, sieht die Erfindung eine Laservermessungsvorrichtung vor, welche aufweist: eine zum Emittieren eines Laserlichtstroms ausgebildete Laserlichtquelle; einen Laserprojektor, der neigbar gehalten und ausgebildet ist, um den von der Laserlichtquelle emittierten Laserlichtstrom drehbar auszustrahlen; einen Mechanismus, der den Laserprojektor neigbar hält; Neigungsarme, die sich in einer Richtung X und einer Richtung Y im Wesentlichen senkrecht zu dem Laserpro jektor erstrecken; einen für zumindest einen der Neigungsarme vorgesehenen, ein linear bewegbares Teil enthaltenden Neigungsantriebsabschnitt, der ausgebildet ist, um den entsprechenden zumindest einen der Neigungsarme über das bewegbare Teil anzutreiben; Detektoren, die für jeden der Neigungsarme vorgesehen sind und jeweils ausgebildet sind, um eine Größe der linearen Bewegung des linear bewegbaren Teils zu erfassen, und einen arithmetischen Abschnitt, der ausgebildet ist, um eine Neigung des Laserprojektors in der Richtung X und der Richtung Y anhand der von den entsprechenden Detektoren erfassten Größen der linearen Bewegung zu berechnen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeder der Detektoren ausgebildet, um die Größe der Bewegung des entsprechenden der Neigungsarme durch Erfassen einer Größe der Bewegung des mit dem zumindest einen der Neigungsarme in Eingriff stehenden Neigungsantriebsabschnitts zu erfassen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Mechanismus einen kardanischen Mechanismus auf, der zum neigbaren Halten des Laserprojektors ausgebildet ist, und der arithmetische Abschnitt ist ausgebildet zum Erfassen eines durch Spiel des kardanischen Mechanismus bewirkten Fehlers anhand der von den entsprechenden Detektoren erfassten Größe der Bewegung jedes der Neigungsarme.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Mechanismus einen kardanischen Mechanismus auf, der zum neigbaren Halten des Laserprojektors ausgebildet ist, und die Laservermessungsvorrichtung weist weiterhin auf: ein erstes Paar von Wellen, die sich jeweils in einander entgegengesetzten Richtungen in der einen von der Richtung X und der Richtung Y erstrecken und ausgebildet sind zum drehbaren Halten eines Körpers des kardanischen Mechanismus, und ein zweites Paar von Wellen, die sich jeweils in einander entgegengesetzten Richtung in der anderen von der Richtung X und der Richtung Y erstrecken, und einen Schnittpunkt einer Achsenlinie, die jede der Wellen des ersten Paares von Wellen verbindet, und einer Achsenlinie, die jede der Wellen des zweiten Paares von Wellen verbindet, ist eine Mitte der Neigung des Laserprojektors.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Neigungsantriebsabschnitt für jeden der Neigungsarme vorgesehen, und jeder der Neigungsantriebsabschnitte weist auf: einen Antriebsmotor; eine durch den Antriebsmotor angetriebene Stangenschraube; und einen Gleiter, der mit dem entsprechenden der Neigungsarme in Eingriff und so ausgebildet ist, dass er durch die Stangenschraube in einer Richtung, in der sich die Stangenschraube erstreckt, hin und her bewegbar ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeder der Detektoren einem entsprechenden der Gleiter dem Neigungsantriebsabschnitt zugewandt und weist einen linearen Detektor auf, der so ausgebildet ist, dass er eine Größe der Bewegung des entsprechenden der Gleiter optisch erfasst.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der arithmetische Abschnitt so ausgebildet, dass er einen Neigungswinkel gegenüber einer horizontalen Ebene des Laserprojektors auf der Grundlage der Größe der Bewegung aus einer Bezugsposition jedes der Gleiter und Abständen von einer Neigungsmitte des Laserprojektors zu jeder der Stangenschrauben berechnet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeder der Detektoren einem Ende des entsprechenden der Neigungsarme zugewandt und weist einen linearen Detektor, der so ausgebildet ist, dass er die Größe der Bewegung des entsprechenden der Neigungsarme optisch erfasst.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ragt das zweite Paar von Wellen von dem Laserprojektor hervor.
Zusätzlich sieht die vorliegende Erfindung eine andere Laservermessungsvorrichtung vor, welche aufweist: eine Laserlichtquelle, die ausgebildet ist zum Emittieren eines Laserlichtstroms; einen Laserprojektor, der neigbar gehalten und so ausgebildet ist, dass er den von der Laserlichtquelle emittierten Laserlichtstrom drehbar ausstrahlt, um eine Drehbezugsebene zu bilden; einen kardanischen Mechanismus, der einen Rahmenkörper hat und so ausgebildet ist, dass er den Laserprojektor in einer Richtung X und einer Richtung Y, die senkrecht zueinander sind, neigbar hält; ein Gehäuse, das den kardanischen Mechanismus aufnimmt; ein erstes Paar von Wellen, die sich jeweils von dem Rahmenkörper des kardanischen Mechanismus zu dem Gehäuse in einander entgegengesetzten Richtungen in ei ner von der Richtung X und der Richtung Y erstrecken und so ausgebildet sind, dass sie den Rahmenkörper des kardanischen Mechanismus drehbar halten, und ein zweites Paar von Wellen, die sich jeweils von dem Rahmenkörper des kardanischen Mechanismus in einander entgegengesetzten Richtungen in der anderen von der Richtung X und der Richtung Y erstrecken und so ausgebildet sind, dass sie den Laserprojektor halten, einen Neigungsmechanismus, der in dem Gehäuse vorgesehen und so ausgebildet ist, dass er den Laserprojektor neigt; und einen arithmetischen Abschnitt, der ausgebildet ist zum Berechnen eines Neigungswinkels des Laserprojektors, wobei der Neigungsmechanismus enthält: ein erstes Paar von Neigungsarmen, die sich jeweils in einander entgegengesetzten Richtungen in der Richtung X von dem Laserprojektor erstrecken; ein zweites Paar von Neigungsarmen, die sich jeweils in einander entgegengesetzten Richtungen in der Richtung Y von dem Laserprojektor erstrecken; erste Neigungsantriebsabschnitte, die jeweils ein erstes linear bewegbares Teil enthalten und ausgebildet sind zum Antreiben eines entsprechenden des ersten Paares von Neigungsarmen über das erste linear bewegbare Teil; zweite Neigungsantriebsabschnitte, die jeweils ein zweites linear bewegbares Teil enthalten und ausgebildet sind zum Antreiben eines entsprechenden des zweiten Paares von Neigungsarmen über das zweite linear bewegbare Teil; erste Detektoren, die jeweils ausgebildet sind zum Erfassen einer Größe der linearen Bewegung des ersten linear bewegbaren Teils; und zweite Detektoren, die jeweils ausgebildet sind zum Erfassen einer Größe der linearen Bewegung des zweiten linear bewegbaren Teils, wobei der arithmetische Abschnitt ausgebildet ist zum Berechnen des Neigungswinkels des Laserprojektors auf der Grundlage des von den ersten Detektoren und den zweiten Detektoren er fassten Größe der linearen Bewegung des ersten und des zweiten linear bewegbaren Teils.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Schnittpunkt einer Achsenlinie, die jede der Wellen des ersten Paares von Wellen verbindet, und eine Achsenlinie, die jede der Wellen des zweiten Paares von Wellen verbindet, eine Neigungsmitte des Laserprojektors.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist jeder der Neigungsantriebsabschnitte auf: einen Antriebsmotor; eine durch den Antriebsmotor angetriebene Stangenschraube; und einen Gleiter, der mit dem entsprechenden der Neigungsarme in Eingriff und so ausgebildet ist, dass er durch die Stangenschraube in einer Richtung, in der sich der sich die Stangenschraube erstreckt, hin und her bewegbar ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeder der Detektoren dem entsprechenden der Gleiter der Neigungsantriebsabschnitte zugewandt und weist einen linearen Detektor auf, der so ausgebildet ist, dass er eine Größe der Bewegung des entsprechenden der Gleiter optisch erfasst.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der arithmetische Abschnitt so ausgebildet, dass er den Neigungswinkel gegenüber einer horizontalen Ebene des Laserprojektors auf der Grundlage der Größe der Bewegung aus einer Bezugsposition von jedem der Gleiter und der Abstände von einer Neigungsmitte des Laserprojektors zu jeder der Stangenschrauben berechnet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeder der Detektoren einem Ende des entsprechenden der Neigungsarme zugewandt und weist einen linearen Detektor auf, der so ausgebildet ist, dass er die Größe der Neigung des entsprechenden der Neigungsarme optisch erfasst.
Daher ist es bei der Laservermessungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, da die Struktur, bei der die Neigung des Neigungsmechanismus des Laserprojektors direkt in einer entgegengesetzten Weise gelesen wird, verwendet wird, möglich, den genauen Neigungswinkel einzustellen, selbst wenn das Spiel in dem Laserprojektor und seinem Haltemechanismus vorhanden ist. Zusätzlich ist es möglich, da der Haltemechanismus, mit dem der große Neigungswinkel erhalten werden kann, wie der kardanische Haltemechanismus verwendet werden kann, den Neigungsbereich des Laserprojektors zu erweitern.
Es ist darauf hinzuweisen, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft sind und als weitere Erläuterung der beanspruchten Erfindung dienen sollen.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung im Einzelnen anhand mehrerer beispielhafter bevorzugter Ausführungsbeispiele von dieser in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen erläutert. Es ist festzustellen, dass die begleitenden Zeichnungen enthalten sind, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu erhalten, und sie sind eingefügt in diese und bilden einen Teil dieser Beschreibung. Die Zeichnungen illustrieren Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
1 ist eine teilweise Querschnitts-Seitenansicht, die einen Hauptteil eines karda nischen Mechanismus einer Laservermessungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung illustriert, in der eine Beziehung des Haltens zwischen dem kardanischen Mechanismus und einem Laserprojektor, gesehen aus einer Richtung senkrecht zu einer X-Z-Ebene, illustriert ist.
2 ist eine Draufsicht, die die Beziehung des Haltens zwischen dem kardanischen Mechanismus und dem Laserprojektor, die in 1 illustriert sind, illustriert.
3 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die eine Beziehung zwischen dem kardanischen Mechanismus, dem in 1 illustrierten Laserprojektor und einem Neigungsmechanismus, gesehen aus einer Richtung senkrecht zu der X-Z-Ebene, illustriert.
4 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem kardanischen Mechanismus, dem Laserprojektor und dem in 3 illustrierten Neigungsmechanismus illustriert, gesehen aus der Richtung senkrecht zu einer X-Y-Ebene.
5 ist eine Ansicht, die einen Antriebsabschnitt des in 3 illustrierten Neigungsmechanismus illustriert.
6 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem kardanischen Mechanismus, dem Laserprojektor und dem in 3 illust rierten Neigungsmechanismus illustriert, gesehen aus der Richtung senkrecht zu der Y-Z-Ebene.
7 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel für die Berechnung zum Erhalten eines Neigungswinkels des in 1 illustrierten Laserprojektors illustriert und weiterhin eine Beziehung zwischen Abständen von der Neigungsmitte des Laserprojektors zu Stangenschrauben in einer horizontalen Richtung und den Größen der Bewegung von Gleitern illustriert.
8 illustriert eine Hauptstruktur einer herkömmlichen Laservermessungsvorrichtung.
Es wird nun im Einzelnen auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung Bezug genommen, von der Beispiele in den begleitenden Zeichnungen illustriert sind. Soweit dies möglich ist, werden dieselben Bezugszahlen in den Zeichnungen und der Beschreibung verwendet, um auf dieselben oder gleiche Teile Bezug zu nehmen. Der Bereich der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung können jede Struktur und jedes Material, die nachfolgend beschrieben sind, angemessen modifiziert werden.
Es wird nun auf 1 Bezug genommen, in der eine Bezugszahl 1 ein Gehäuse einer Vermessungsvorrichtung bezeichnet. Ein unterer Teil des Gehäuses 1 ist mit Nivellierungsschrauben 2 versehen. Die Nivellierungsschrauben 2 haben die Funktion, die horizontale Anordnung des Gehäuses 1 einzustellen.
Wie in 2 illustriert ist, ist das Innere des Gehäuses 1 mit einem kardanischen Mechanismus 3 versehen. Der kardanische Mechanismus 3 gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist durch einen rechteckigen äußeren Rahmen 4 und einem von dem äußeren Rahmen 4 umgebenen rechteckigen inneren Rahmen 5 konfiguriert.
Es wird nun auf 2 Bezug genommen, in der der äußere Rahmen 4 ein Paar von parallelen Platten 4a, die sich in einer Richtung X erstrecken, und ein Paar von parallelen Platten 4b, die sich in einer Richtung Y erstrecken, enthält. Der äußere Rahmen 4 ist an dem Gehäuse 1 befestigt. Der innere Rahmen 5 enthält ein Paar von parallelen Platten 5a, die sich in der Richtung X erstrecken, und ein Paar von parallelen Platten 5b, die sich in der Richtung Y erstrecken.
Das Paar von parallelen Platten 5b des inneren Rahmens 5 ist vorstehend mit einem Paar von Wellen 6 ausgebildet, die jeweils symmetrisch zu einer optischen Achse O (oder einer Richtung ”Z”) eines nachfolgend beschriebenen Laserprojektors als eine Symmetrieachse positioniert sind. Jede der Wellen 6 erstreckt sich in einer zueinander entgegengesetzten Richtung in der Richtung X. Die Wellen 6 sind jeweils durch Lager drehbar von den parallelen Platten 4b des äußeren Rahmens 4 gehalten. Bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Kugellager 7a als das Lager verwendet, obgleich es nicht hierauf beschränkt ist.
Der Laserprojektor 8 ist in dem inneren Rahmen 5 vorgesehen. Der Laserprojektor 8 ist vorstehend mit einem Paar von Wellen 9 ausgebildet, die jeweils sym metrisch zu der optischen Achse O des Laserprojektors 8 als einer Symmetrieachse positioniert ist. Jede der Wellen 9 erstreckt sich in einer zueinander entgegengesetzten Richtung in der Richtung Y. Die Wellen 9 werden jeweils vorzugsweise durch Kugellager 7b von den parallelen Platten 5a des inneren Rahmens 5 drehbar gehalten, obgleich dies nicht hierauf beschränkt ist.
Gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Schnittpunkt einer Achsenlinie K2, die jede der Wellen 6 verbindet, und einer Achsenlinie K1, die jede der Wellen 9 verbindet, als die Neigungsmitte des Laserprojektors 8 eingestellt.
Es wird nun auf 1 Bezug genommen, in der ein unterer Teil des Laserprojektors 8 mit einer Laserlichtquelle 10 versehen ist. Ein oberer Teil des Laserprojektors 8 ist mit einem Drehzylinder 11 versehen, der drehbar vorgesehen ist. Innerhalb des Drehzylinders 11 ist ein Pentaprisma 12 angeordnet. Zusätzlich ist ein oberer äußerer Umfangsteil des Laserprojektors 8 über einen Träger 14 mit einem Antriebsmotor 13 verbunden. Darüber hinaus ist ein unterer Teil des Drehzylinders 11 mit einem Zahnrad 15 versehen, mit dem ein Ausgangszahnrad 16 des Antriebsmotors 13 in Eingriff ist.
Wie in den 3 und 4 illustriert ist, ist der Laserprojektor 8 mit einem Paar von Neigungsarmen 17 ausgebildet, die jeweils symmetrisch zu der optischen Achse O des Laserprojektors 8 als einer Symmetrieachse positioniert sind, und jeder der Neigungsarme 17 erstreckt sich in einer zueinander entgegengesetzten Richtung in der Richtung X. Gemäß 3 sind die vorderen Enden, die sich gegenseitig in den entgegen gesetzten Richtungen der Neigungsarme 17 erstrecken, jeweils vorzugsweise unter einem rechten Winkel nach unten gebogen, und die unteren Enden in den abgebogenen Richtungen der Neigungsarme 17 sind in Eingriff mit Stiften 17a angeordnet, die jeweils in einer einander entgegengesetzten Richtung vorstehen. Bei dem gegenwärtigen bevorzugten Ausführungsbeispiel bildet das Paar von Neigungsarmen 17 einen Teil eines Neigungsmechanismus in der Z-X-Ebene, der ausgebildet ist, um den Laserprojektor 8 in einer Z-X-Ebene in der Richtung X zu neigen.
Der Neigungsmechanismus in der Z-X-Ebene enthält Antriebsmotoren 18, die jeweils einen Teil eines Neigungsantriebsabschnitts bilden, wie in 5 illustriert ist. Die Antriebsmotoren 18 sind an zweckmäßigen Teilen in dem Gehäuse 1 befestigt und sind jeweils mit Ausgangszahnrädern 19 versehen.
Jede Stangenschraube 20 ist drehbar und angrenzend an den entsprechenden der Antriebsmotoren 18 in dem Gehäuse 1 vorgesehen. Jede der Stangenschrauben 20 ist mit einem Drehübertragungszahnrad 21 versehen, das mit dem entsprechenden Ausgangszahnrad 19 des Antriebsmotors 18 in Eingriff ist. Jede der Stangenschrauben 20 wird angetrieben, um durch den entsprechenden Antriebsmotor 18 gedreht zu werden, und ist mit einem Gleiter 22 versehen. Der Gleiter 22 wird durch die Drehung der Stangenschraube 20 vertikal hin und her bewegt.
Der Gleiter 22 ist mit einem Paar von Eingriffsklauen 22a angeordnet, die einen gegenseitigen vertikalen Abstand haben, wie in 5 illustriert ist. Das Paar von Eingriffsklauen 22a ist vorzugsweise flexibel, und der Eingriffsstift 17a jedes der Neigungsar me 17 befindet sich zwischen dem Paar von Eingriffsklauen 22a des entsprechenden der Gleiter 22.
Die Eingriffsstifte 17a und das Paar von Wellen 6 sind vorzugsweise auf derselben geraden Linie angeordnet. Der Laserprojektor 8 wird in der Richtung X in der Z-X-Ebene durch den Eingriff jeder der Eingriffsklauen 22a und jedes der Eingriffsstifte 17a geneigt.
Jeder lineare Detektor 23 ist in dem Gehäuse 1 in einer solchen Weise vorgesehen und befestigt, dass er einem Bereich der hin und her gehenden Bewegung des entsprechenden der Gleiter 22 zugewandt ist. Der lineare Detektor 23 wird verwendet, um eine Größe der Bewegung gegenüber einer Bezugsposition (oder einer horizontalen Position) des Gleiters 22 optisch zu erfassen. Die von den entsprechenden linearen Detektoren 23 ausgegebenen Erfassungsausgangssignale der Gleiter 22 werden in einen arithmetischen Abschnitt 24 eingegeben, dessen Funktionen nachfolgend erläutert werden.
Gemäß den 4 und 6 ist ein Paar von Neigungsarmen 25, die sich jeweils in einer zueinander entgegengesetzten Richtung in der Richtung Y erstrecken, zu den parallelen Platten 5a des inneren Rahmens 5 angeordnet. Die Bezugszahlen 26 bezeichnen feste Blöcke zum Befestigen und Zurückhalten jeweils eines Endes der Neigungsarme 25. Bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel bildet das Paar von Neigungsarmen 25 einen Teil eines Neigungsmechanismus in einer Z-Y-Ebene, der ausgebildet ist zum Neigen des Laserprojektors 8 in der Richtung Y in einer Z-Y-Ebene.
Ein Paar von Stangenschrauben 27 ist drehbar in dem Gehäuse 1 vorgesehen, und jede der Stangenschrauben 27 enthält einen vertikal bewegbaren Gleiter 28. Jeder der Gleiter 28 ist mit einem Paar von Eingriffsklauen 28a angeordnet, die einen gegenseitigen vertikalen Abstand haben. Eingriffsenden 25a der Neigungsarme 25 befinden sich jeweils zwischen dem Paar von Eingriffsklauen 28a der entsprechenden Gleiter 28. Bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Antriebsmotoren, Ausgangszahnräder und Drehübertragungszahnräder mit denselben Strukturen wie denen der in 5 illustrierten Antriebsmotoren 18, Ausgangszahnräder 19 und Drehübertragungszahnrädern 21 verwendet.
Der Laserprojektor 8 wird in der Richtung Y in der Z-Y-Ebene durch den Eingriff jeder der Eingriffsklauen 28a und jedes der Eingriffsstifte 25a geneigt. Jeder lineare Detektor 29 ist in dem Gehäuse 1 in einer solchen Weise vorgesehen und fixiert, dass er einem Bereich der hin und her gehenden Bewegung des entsprechenden der Gleiter 28 zugewandt ist. Der lineare Detektor 28 wird verwendet, um eine Größe der Bewegung gegenüber einer Bezugsposition (oder einer horizontalen Position) des Gleiters 28 optisch zu erfassen. Von den entsprechenden linearen Detektoren 29 ausgegebene Erfassungssignale der Gleiter 28 werden in den arithmetischen Abschnitt 24 eingegeben.
Wenn der Laserprojektor 8 beispielsweise in der Richtung X in der Z-X-Ebene geneigt werden soll, wird einer der Gleiter 22 angehoben, während der andere der Gleiter 22 abgesenkt wird. Demgemäß wird die Größe der Bewegung oder eine Größe des Angebens eines der Gleiter 22 gegenüber der Bezugsposition durch den entsprechenden linearen Detektor 23 erfasst, während die Größe der Bewegung oder eine Größe des Absenkens des anderen Gleiters 22 gegenüber der Bezugsposition durch den entsprechenden linearen Detektor 23 erfasst wird.
Wie in 7 illustriert ist, ist bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel, wenn definiert ist, dass Abstände von der Neigungsmitte O' des Laserprojektors 8 zu jeder der Mittenachsen (oder der Gleiter 22) der Stangenschrauben 20 gleich L1 bzw. L2 sind und die Größen der Bewegung in den Richtungen der X-Achse der Gleiter 22 der beiden Enden gleich ΔX1 bzw. ΔX2 sind, ein Neigungswinkel θX gegenüber einer horizontalen Ebene mit Bezug auf die Richtung X: θX = tan–1((ΔX1 + ΔX2)/(L1 + L2))Daher ist die Berechnung des Neigungswinkels selbst dann möglich, wenn das Spiel in dem Haltemechanismus vorhanden ist.
Zusätzlich wird, wenn der Laserprojektor 8 beispielsweise in der Richtung Y in der Z-Y-Ebene geneigt werden soll, einer der Gleiter 28 angehoben, während der andere der Gleite 28 abgesenkt wird. Demgemäß wird die Größe der Bewegung oder eine Größe des Anhebens eines der Gleiter 28 gegenüber der Bezugsposition durch den entsprechenden linearen Detektor 29 erfasst, während die Größe der Bewegung oder eine Größe des Absenkens des anderen Gleiters 28 gegenüber der Bezugsposition durch den entsprechenden linearen Detektor 29 erfasst wird. Dann erhält der arithmetische Abschnitt 24 einen Neigungswinkel gegenüber der horizontalen Ebene mit Bezug auf die Richtung Y aus den Erfassungsausgangssignalen des Paares von linearen Detektoren 29.
Daher ist es gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wenn die Struktur, bei der der Laserprojektor 8 durch Verwendung des Paares der Neigungsarme geneigt wird, verwendet wird, möglich, einen Neigungswinkel mit genauen Neigungswinkeln des Laserprojektors 8 zu erhalten, selbst wenn der Haltemechanismus Spiel hat.
Zusätzlich ist es möglich, wenn der Laserprojektor 8 um vorbestimmte Winkel in der Richtung X und der Richtung Y relativ zu der horizontalen Ebene geneigt wird und der Drehzylinder 11 danach gedreht wird, eine Drehbezugsebene oder eine Bezugsebene mit den Winkeln θX und θY relativ zu der horizontalen Ebene zu bilden.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel der Neigungsmechanismus zu einem der Enden jedes der Neigungsarme angeordnet. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält eines der Enden des Paares von Neigungsarmen nur einen Neigungserfassungsmechanismus, der ausgebildet ist zum Erfassen der Größe der Bewegung des Gleiters, und das andere der Enden des Paares von Neigungsarmen enthält den Neigungsmechanismus. Das alternative Ausführungsbeispiel der Erfindung ermöglicht ebenfalls die genaue Einstellung der Neigung des Laserprojektors.
Obgleich die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie nicht hierauf beschränkt. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Fachmann Veränderungen bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen vornehmen kann, ohne den Bereich der durch die folgenden Ansprüche definierten Erfindung zu verlassen. Die Beschränkungen in den Ansprüchen sind weit zu interpretieren auf der Grundlage der in den Ansprüchen verwendeten Sprache und nicht beschränkt auf in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Beispiele oder während der Verfolgung der Anmeldung, welche Beispiele als nicht ausschließlich anzusehen sind. Beispielsweise ist in der vorliegenden Offenbarung der Begriff ”vorzugsweise”, ”bevorzugte” oder dergleichen nicht ausschließlich und bedeutet ”vorzugsweise”, aber nicht beschränkt hierauf.

Claims

Laservermessungsvorrichtung, welche aufweist: eine Laserlichtquelle (10), die zum Emittieren eines Laserlichtstroms ausgebildet ist; einen Laserprojektor (8), der neigbar gehalten und ausgebildet ist, den von der Laserlichtquelle (10) emittierten Laserlichtstrom drehbar auszustrahlen; einen Mechanismus (3), der den Laserprojektor (8) neigbar hält; Neigungsarme (17, 25), die sich in einer Richtung X und einer Richtung Y im Wesentlichen senkrecht zu dem Laserprojektor (8) erstrecken; einen Neigungsantriebsabschnitt enthaltend ein linear bewegbares Teil (22, 28), der für zumindest einen der Neigungsarme (17, 25) vorgesehen und ausgebildet ist, um zumindest einen entsprechenden der Neigungsarme (17, 25) über das linear bewegbare Teil (22, 28) anzutreiben; Detektoren (23, 29), die für jeden der Neigungsarme (17, 25) vorgesehen und jeweils ausgebildet sind, eine Größe der linearen Bewegung des linear bewegbaren Teils (22, 28) zu erfassen, und einen arithmetischen Abschnitt (24), der ausgebildet ist zum Berechnen einer Neigung des Laserprojektors (8) in der Richtung X und der Richtung Y anhand der von den entsprechenden Detektoren (23, 29) erfassten Größen der linearen Bewegung.
Laservermessungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der jeder der Detektoren (23, 29) ausgebildet ist zum Erfassen der Größe der Bewegung des entsprechenden der Neigungsarme (17, 25) durch Er fassen einer Größe der Bewegung des mit dem zumindest einen der Neigungsarme (17, 25) in Eingriff stehenden Neigungsantriebsabschnitts.
Laservermessungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Mechanismus (3) einen kardanischen Mechanismus (3) aufweist, der ausgebildet ist zum neigbaren Halten des Laserprojektors (8), und bei der der arithmetische Abschnitt (24) ausgebildet ist zum Erfassen eines durch Spiel des kardanischen Mechanismus (3) bewirkten Fehlers anhand der von den entsprechenden Detektoren (23, 29) erfassten Größe der Bewegung jedes der Neigungsarme (17, 25).
Laservermessungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Mechanismus (3) einen kardanischen Mechanismus (3 aufweist, der zum neigbaren Halten des Laserprojektors (8) ausgebildet ist, und die Laservermessungsvorrichtung weiterhin aufweist: ein erstes Paar von Wellen (6), die sich jeweils in zueinander entgegengesetzten Richtungen in der einen von der Richtung X und der Richtung Y erstrecken und ausgebildet sind zum drehbaren Halten eines Körpers des kardanischen Mechanismus (3), und ein zweites Paar von Wellen (9), die sich jeweils in einander entgegengesetzten Richtungen in der anderen von der Richtung X und der Richtung Y erstrecken, und bei der ein Schnittpunkt einer Achsenlinie, die jede der Wellen (6) des ersten Paares von Wellen (6) verbindet, und einer Achsenlinie, die jede der Wellen (9) des zweiten Paares von Wellen (9 verbindet, eine Neigungsmitte des Laserprojektors (8) ist.
Laservermessungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Neigungsantriebsabschnitt für jeden der Neigungsarme (17, 25) vorgesehen ist, und bei der jeder der Neigungsantriebsabschnitte aufweist: einen Antriebsmotor (18); eine Stangenschraube (20), die von dem Antriebsmotor (18) angetrieben wird; und einen Gleiter (22, 28), der mit dem entsprechenden der Neigungsarme (17, 25) in Eingriff und so ausgebildet ist, dass er durch die Stangenschraube (20) in einer Richtung, in der sich die Stangenschraube (20) erstreckt, hin und her bewegt wird.
Laservermessungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der jeder der Detektoren (23, 29) einem der Gleiter (22, 28) der Neigungsantriebsabschnitte zugewandt ist und einen linearen Detektor (23, 29) aufweist, der ausgebildet ist zum optischen Erfassen einer Größe der Bewegung des entsprechenden der Gleiter (22, 28).
Laservermessungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der der arithmetische Abschnitt (24) ausgebildet ist zum Berechnen eines Neigungswinkels gegenüber einer horizontalen Ebene des Laserprojektors (8) auf der Grundlage der Größe der Bewegung gegenüber einer Bezugsposition von jedem der Gleiter (22, 28) und der Abstände von einer Neigungsmitte des Laserprojektors (8) zu jeder der Stangenschrauben (20).
Laservermessungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der jeder der Detektoren (23, 29) einem Ende des entsprechenden der Neigungsarme (17, 25) zugewandt ist und einen linearen Detektor (23, 29) aufweist, der zum optischen Erfassen der Größe der Bewegung des entsprechenden der Neigungsarme 17, 25) ausgebildet ist.
Laservermessungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das zweite Paar von Wellen (8) von dem Laserprojektor (8) vorsteht.
Laservermessungsvorrichtung, welche aufweist: eine Laserlichtquelle (10), die zum Emittieren eines Laserlichtstroms ausgebildet ist; einen Laserprojektor (8), der neigbar gehalten und ausgebildet ist, den von der Laserlichtquelle (10) emittierten Laserlichtstrom drehbar auszustrahlen, um eine Drehbezugsebene zu bilden; einen kardanischen Mechanismus (3), der einen Rahmenkörper hat und ausgebildet ist zum neigbaren Halten des Laserprojektors (8) in einer Richtung X und einer Richtung Y senkrecht zueinander; ein Gehäuse (1), das den kardanischen Mechanismus (3) aufnimmt; ein erstes Paar von Wellen (6), die sich jeweils von dem Rahmenkörper des kardanischen Mechanismus (3) zu dem Gehäuse (1) in einander entgegengesetzten Richtungen in der einen von der Richtung X und der Richtung Y erstrecken und ausgebildet sind zum drehbaren Halten des Rahmenkörpers des kardanischen Mechanismus (3), und ein zweites Paar von Wellen (9), die sich jeweils von dem Rahmenkörper des kardanischen Mechanismus (3) in einander entgegengesetzten Richtungen in der anderen von der Richtung X und der Richtung Y erstrecken und zum Halten des Laserprojektors (8) ausgebildet sind, einen Neigungsmechanismus, der in dem Gehäuse (1) vorgesehen und ausgebildet ist zum Neigen des Laserprojektors (8); und einen arithmetischen Abschnitt (24), der zum Berechnen eines Neigungswinkels des Laserprojektors (8) ausgebildet ist, welcher Neigungsmechanismus enthält: ein erstes Paar von Neigungsarmen (17, 17), die sich jeweils in einander entgegengesetzten Rich tungen in der Richtung X von dem Laserprojektor (8) erstrecken; ein zweites Paar von Neigungsarmen (25, 25), die sich jeweils in einander entgegengesetzten Richtungen in der Richtung Y von dem Laserprojektor (8) erstrecken; erste Neigungsantriebsabschnitte, die jeweils ein erstes linear bewegbares Teil (22) enthalten und ausgebildet sind zum Antreiben eines entsprechenden des ersten Paares von Neigungsarmen (17, 17) über das erste linear bewegbare Teil (22); zweite Neigungsantriebsabschnitte, die jeweils ein zweites linear bewegbares Teil (28) enthalten und ausgebildet sind zum Antreiben eines entsprechenden des zweiten Paares von Neigungsarmen (25, 25) über das zweite linear bewegbare Teil (28); erste Detektoren (23, 23), die jeweils ausgebildet sind zum Erfassen einer Größe der linearen Bewegung des ersten linear bewegbaren Teils (22); und zweite Detektoren (29, 29), die jeweils ausgebildet sind zum Erfassen einer Größe der linearen Bewegung des zweiten linear bewegbaren Teils (28), wobei der arithmetische Abschnitt (24) ausgebildet ist zum Berechnen des Neigungswinkels des Laserprojektors (8) auf der Grundlage der von den ersten Detektoren (23, 23) und den zweiten Detektoren (29, 29) erfassten Größe der linearen Bewegung des ersten (22) und des zweiten (28) linear bewegbaren Teils.
Laservermessungsvorrichtung nach Anspruch 10, bei der ein Schnittpunkt einer Achsenlinie, die jede der Wellen (6) des ersten Paares von Wellen (6) verbindet, und einer Achsenlinie, die jede der Wellen (9) des zweiten Paares von Wellen (9) verbindet, eine Neigungsmitte des Laserprojektors (8) ist.
Laservermessungsvorrichtung nach Anspruch 10, bei der jeder der Neigungsantriebsabschnitte aufweist: einen Antriebsmotor (18); eine Stangenschraube (20), die von dem Antriebsmotor (18) angetrieben wird; und einen Gleiter (22, 28), der mit dem entsprechenden der Neigungsarme (17, 25) in Eingriff und ausgebildet ist, um durch die Stangenschraube (20) in einer Richtung, in der sich die Stangenschraube (20) erstreckt, hin und her bewegt zu werden.
Laservermessungsvorrichtung nach Anspruch 12, bei der jeder der Detektoren (23, 29) dem entsprechenden der Gleiter (22, 28) der Neigungsantriebsabschnitte zugewandt ist und einen linearen Detektor (23, 29) aufweist, der ausgebildet ist zum optischen Erfassen einer Größe der Bewegung des entsprechenden der Gleiter (22, 28).
Laservermessungsvorrichtung nach Anspruch 13, bei der der arithmetische Abschnitt (24) ausgebildet ist zum Berechnen des Neigungswinkels gegenüber einer horizontalen Ebene des Laserpro jektors (8) auf der Grundlage der Größe der Bewegung gegenüber einer Bezugsposition bei jedem der Gleiter (22, 28) und der Abstände von einer Neigungsmitte des Laserprojektors (8) zu jeder der Stangenschrauben (20).
Laservermessungsvorrichtung nach Anspruch 10, bei der jeder der Detektoren (23, 29) einem Ende des entsprechenden der Neigungsarme (17, 25) zugewandt ist und einen linearen Detektor (23, 29) aufweist, der ausgebildet ist zum optischen Erfassen der Größe der Neigung des entsprechenden der Neigungsarme (17, 25).