DE102010004517B4

DE102010004517B4 - Optisches Instrument mit Winkelanzeige und Verfahren zum Betreiben desselben

Info

Publication number: DE102010004517B4
Application number: DE102010004517.9A
Authority: DE
Inventors: Lars Schumacher
Original assignee: Trimble Kaiserslautern GmbH
Current assignee: Spectra Precision Kaiserslautern De GmbH
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2030-01-14
Also published as: CN101788284A; CN101788284B; DE102010004517A1; US7841094B2; US20100186243A1

Abstract

Ein optisches Instrument, umfassend: ein Basisteil; ein Kopfteil, kippbar relativ zu dem Basisteil innerhalb eines Gerätewinkelbereichs mit einem Maximalgerätewinkel und einem Minimalgerätewinkel; eine Basiswinkelanzeige, angebracht an dem Basisteil, zum Bestimmen eines Basiswinkels des Basisteils; und eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen eines Anzeigewinkelbereichs des Kopfteils auf Grundlage des Basiswinkels und des Gerätewinkelbereichs.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Instrument mit einer Winkelanzeige bzw. Winkelindikator und ein Verfahren zum Betreiben desselben, und insbesondere ein optisches Instrument mit einem Kopfteil und einem Basisteil mit einer daran angebrachten Winkelanzeige.
Hintergrund
Verschiedene Arten von optischen Instrumenten werden gewöhnlich verwendet in verschiedenen Vermessungs- und Bauanwendungen und werden verwendet zum Messen von Abständen und/oder Winkeln von Objekten oder zum Anzeigen einer Richtung oder Ebene durch einen Laser. Gewöhnlich wird ein optisches Instrument zuerst auf einer absoluten ebenen Position ausgerichtet in einem anfänglichen Nivellierungsverfahren bzw. Niveauregulierung. Nachdem das Instrument in der ebenen bzw. nivellierten Position ist, kann das tatsächliche Mess- oder Anzeigeverfahren gestartet werden, was das Berechnen irgendeines Winkels von einem ausgesandten Laserstrahl des optischen Instruments unter der Bedingung beinhaltet, dass das Instrument in der nivellierten Position ist.
Beispielsweise kann in Bauanwendungen ein durch das Instrument ausgestrahlter Laserstrahl verwendet werden als eine Höhenreferenz über einem Arbeitsbereich, wie zum Beispiel einer Bausstelle. Falls ein Laserstrahlausgeber angeordnet ist zum Rotieren des Laserstrahls in einer Ebene, kann der rotierende Laserstrahl verwendet werden zum Erzeugen einer Referenzarbeitsebene als eine Höhenreferenz über einem zweidimensionalen Arbeitsbereich. Laserstrahldetektoren, die entfernt von dem Instrument platziert sind, schneiden den Laserstrahl zur Führung. Beispielsweise werden Laserstrahldetektoren durch Erdbewegungsgeräte, z. B. Baumaschinen, getragen zum Bestimmen einer richtigen Erhöhung bei verschiedenen Punkten in dem Arbeitsbereich. Falls der Laserstrahl oder die Referenzarbeitsebene um einen bekannten Winkel oder mehrere Winkel beispielsweise mit Bezug auf eine horizontale Richtung geneigt ist, können verschiedene Arten von Neigungen angezeigt werden mittels des Lasers.
Jedoch kann, speziell bei äußeren Bedingungen, beispielsweise draußen auf einer Baustelle, die Positionierung eines optischen Instruments, und daher auch sein Betrieb nicht einfach sein. Unebener und sumpfiger Grund kann zu einer Neigung des Instruments führen, die gewöhnlicher Weise manuell korrigiert wird. Über dies hinaus kann ein anfängliches Nivellierungsverfahren zeitaufwendig sein.
Genauer gesagt, sind optische Instrumente mit Winkelanzeige bekannt, die einen Bediener mit Information über die Neigung des optischen Instruments versorgen. Jahre lang wurden Libellen verwendet als Niveauanzeiger bzw. Nivellierungsanzeiger, so dass der Bediener ein Unterstützungsgestell eines optischen Instruments, beispielsweise ein Dreibein oder anderes Stativ, anpassen kann, um das Instrument in einen nivellierten Betriebszustand zu bringen. Dies benötigt oft ein Ändern der Position und der Länge der Beine des Dreibeins, bis die Libelle kennzeichnet, dass das Instrument nivelliert ist.
Libellen können in Kombination mit einem lichtemittierenden Element und einem Fotosensor verwendet werden, so dass ein elektronisches Signal, das den Nivellierungszustand anzeigt, bereitgestellt werden kann. Ferner erlaubt eine Libelle gewöhnlicher Weise nur ein Anzeigen eines sehr kleinen Winkels von ungefähr ±1 oder 2 Grad von einer horizontalen Ebene rechtwinklig (orthogonal) mit Bezug zur Gravitation.
Eine Libelle ist daher in der Lage, die Nivellierung einer Fläche zwischen horizontal und vertikal auf gewöhnlich das nächste Grad anzuzeigen, beispielsweise die Nivellierung einer Oberfläche eines Basisteils eines optischen Instruments mit Bezug auf Gravitation. Solche Nivellierungsanzeiger sind deshalb passend, falls ein anfängliches Nivellierungsverfahren ausgeführt wird. Jedoch sind Libellen nicht passend zum Feststellen größerer Neigungen des optischen Instruments, beispielsweise falls das Instrument nicht in einer absoluten nivellierten Position ist oder falls über Zeit das Instrument verkippt und eine absolute nivellierte Position, wie zum Beispiel auf weichem Untergrund, verlässt.
DE 198 14 149 A1 betrifft ein Zweiachslasermessgerät mit dem bei einfacherer Bedienung eine Arbeitsebene schneller erzeugbar ist. Das Lasermessgerät umfasst eine Einrichtung zum Erzeugen von zumindest einem sich bewegenden Arbeitslaserstrahl, der eine Arbeitsebene nach Koordinaten des Lasermessgeräts abbildet, und einem kollimierten Ziellaserstrahl.
DE 11 2006 004 097 T5 betrifft ein Gerät zur Messung von Neigungswinkeln mithilfe eines Lasers. Lasersysteme zum Anzeigen von Neigungswinkeln werden in verschiedenen Vermessungs- und Konstruktionsanwendungen eingesetzt, wobei ein Laserstrahl als Höhen-Referenz benutzt wird. Das Winkelmessgerät umfasst eine Lasereinheit einen Nivelliersensor und einen Winkelsensor.
Zusammenfassung der Erfindung
Deshalb gibt es einen Bedarf für ein optisches Instrument und ein Verfahren zum Betreiben des optischen Instruments, die ein einfaches Überwachen einer Instrumentenneigung in einem großen Betriebsbereich ermöglichen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein optisches Instrument ein Basisteil, ein Kopfteil, das kippbar ist relativ zu dem Basisteil innerhalb eines Gerätewinkelbereichs mit einem Maximalgerätewinkel und einem Minimalgerätewinkel, und eine Basiswinkelanzeige bzw. Basiswinkelanzeiger, der angebracht ist an dem Basisteil zum Bestimmen eines Basiswinkels des Basisteils. Ferner umfasst das optische Instrument eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen eines Anzeigewinkelbereichs des Kopfteils auf Grundlage des Basiswinkels und des Gerätewinkelbereichs. Demgemäß kann ein optisches Instrument selbst dann betrieben werden, wenn es nicht vollständig nivelliert ist, und ein Anzeigewinkelbereich kann bestimmt werden, in dem das Instrument betrieben werden kann.
Gemäß einem vorteilhaften Beispiel ist die Bestimmungseinheit ausgebildet zum Bestimmen des Anzeigewinkelbereichs durch Hinzufügen des Basiswinkels an den Gerätewinkelbereich. Demgemäß kann ein Anzeigewinkelbereich des optischen Instruments zum Anzeigen einer Richtung oder Aufnehmen von Datenmessungen auf leichte Art und Weise erhalten werden.
Gemäß einem anderen vorteilhaften Beispiel ist die Bestimmungseinheit ausgebildet zum Bestimmen, ob ein gewünschter Anzeigewinkel innerhalb des Anzeigewinkelbereichs ist. Demgemäß kann bestimmt werden, ob eine gewisse Position, das heißt, Winkeleinstellung, erreicht werden kann mit dem Kopfteil des optischen Instruments.
Gemäß einem anderen vorteilhaften Beispiel ist die Bestimmungseinheit ausgebildet zum Bestimmen, ob der Basiswinkel von Null innerhalb des Anzeigewinkelbereichs und/oder eines Teilbereichs von dem Anzeigewinkelbereich ist. Demgemäß können unterschiedliche Anzeigewinkelbereiche definiert werden, in denen das optische Instrument betrieben werden kann.
Gemäß einem anderen vorteilhaften Beispiel umfasst das optische Instrument ferner eine Alarmeinheit zum Ausgeben eines Alarmsignals auf Grundlage des Bestimmungsergebnisses. Demgemäß kann ein Bediener oder Benutzer informiert werden über eine Neigung des optischen Instruments, die eine Messung ernsthaft stören oder verhindern kann.
Gemäß einem anderen vorteilhaften Beispiel ist die Bestimmungseinheit ausgebildet zum wiederholten Bestimmen des Anzeigewinkelbereichs während einem Betrieb. Demgemäß kann bestimmt werden, beispielsweise in vorbestimmten Zeitintervallen, ob ein Betrieb des optischen Instruments noch möglich ist, das heißt, ob das Kopfteil des optischen Instruments in der Lage ist, in eine gewisse Position eines spezifizierten Winkels zur Anzeige zu bewegen, um eine Messung durchzuführen.
Gemäß einem anderen vorteilhaften Beispiel umfasst das optische Instrument ferner eine Kopfwinkelanzeige, die angebracht ist an dem Kopfteil zum Bestimmen eines Kopfwinkels des Kopfteils. Demgemäß kann ein relativer Winkel auf Grundlage der Ausgabe der Kopfwinkelanzeige und der Basiswinkelanzeige bzw. Basiswinkelindikators erhalten werden, und es kann bestimmt werden, ob das Kopfteil des optischen Instruments in eine gewisse Position entsprechend einem größeren oder kleineren relativen Winkel bewegt werden kann.
Gemäß einem anderen vorteilhaften Beispiel ist die Bestimmungseinheit ausgebildet zum Erhalten des Unterschieds zwischen dem Basiswinkel und dem Kopfwinkel, und zum Ausgeben eines Aktiviersignals, falls der Absolutwert des Unterschieds kleiner ist als ein Selbstnivellierungs-Schwellenwert. Demgemäß kann die Verkippung des Kopfteils relativ zu dem Basisteil auf Grundlage des Winkels des Kopfteils und des Winkels des Basisteils gemessen werden, und ein Signal kann ausgegeben werden, das anzeigt, ob ein Betrieb in einem gewissen Bereich des optischen Instruments möglich ist.
Gemäß einem anderen vorteilhaften Beispiel ist mindestens einer von der Basiswinkelanzeige und der Kopfwinkelanzeige ein mikro-elektromechanischer Sensor (MEMS, Micro-Electromechanical Sensor). Demgemäß kann eine einfache und günstige Winkelanzeige bzw. Winkelindikator bereitgestellt werden, der leicht verbunden werden kann mit existierender Positionierungselektronik eines optischen Instruments.
Gemäß einem anderen vorteilhaften Beispiel umfasst das optische Instrument ferner einen Referenzebene-Winkelanzeiger zum Kalibrieren von mindestens einem von dem Basiswinkelanzeiger und dem Kopfwinkelanzeiger. Demgemäß kann mindestens einer der Winkelanzeiger kalibriert werden mit Bezug auf einen Absolutwert, wie zum Beispiel der Gravitationsrichtung oder ähnlichem.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Instruments mit einem Basisteil und einem Kopfteil, kippbar relativ zu dem Basisteil innerhalb eines Gerätewinkelbereichs, ein Bestimmen eines Basiswinkels des Basisteil und ein Bestimmen eines Anzeigewinkelbereichs des Kopfteils auf Grundlage des Basiswinkels und des Gerätewinkelbereichs. Demgemäß ist ein Betrieb möglich, selbst wenn ein optisches Instrument nicht vollständig nivelliert ist, und ein Anzeigewinkelbereich für einen Betrieb kann bestimmt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Programm bereitgestellt werden, das Instruktionen enthält, die ausgebildet sind zum Hervorrufen in einem Datenverarbeitungsmittel, ein Verfahren mit den obigen Merkmalen auszuführen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform, kann ein computerlesbares Medium bereitgestellt werden, in dem ein Programm verkörpert ist, wobei das Programm einen Computer dazu bringt, das Verfahren mit den obigen Merkmalen auszuführen.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in den Ansprüchen offenbart.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt Elemente eines optischen Instruments mit einem Kopfteil und einem Basisteil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar.
2 stellt Schritte eines Verfahrens zum Betreiben eines optischen Instruments dar, wie zum Beispiel des optischen Instruments von 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 stellt Elemente eines spezifischen optischen Instruments gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung dar.
4 stellt Schritte eines anderen Verfahrens zum Betreiben eines optischen Instruments dar, insbesondere ein wiederholtes Bestimmen der Betreibbarkeit, gemäß einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung.
5 stellt Schritte eines anderen Verfahrens zum Betreiben eines optischen Instruments gemäß einer anderen spezifischen Ausführungsform der Erfindung dar.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen werden mit Bezug auf Figuren beschrieben. Es wird bemerkt, dass die folgende Beschreibung nur Beispiele enthält und nicht als die Erfindung begrenzend ausgelegt werden sollte.
Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen ein optisches Instrument mit einem Basisteil und einem Kopfteil, das kippbar ist relativ zu dem Basisteil, sowie einer Winkelanzeige an dem Basisteil, so dass der Nivellierungszustand des optischen Instrument bestimmt oder überwacht werden kann. Der Nivellierungszustand kann dann in Betracht gezogen werden, wenn Messungen mit dem Kopfteil ausgeführt werden. Beispielsweise werden in den Ausführungsformen Abweichungen einer Position oder Orientierung des Basisteils von einer Referenzposition oder Orientierung bestimmt und in Betracht gezogen, wenn ein verfügbarer Winkelbereich des Kopfteils bestimmt wird im Betrieb unter dieser Bedingung mit Bezug auf die Referenzposition oder Orientierung.
Genauer ausgedrückt, kann daher in diesen Ausführungsformen auf Grundlage eines bekannten Gerätewinkelbereichs des Instruments, das heißt, einem Winkelbereich, definiert durch maximale und minimale Winkel, die das Kopfteil kippen kann mit Bezug auf das Basisteil, und eines Basiswinkels, das heißt, einem Winkel zwischen dem Basisteil und einer Referenzorientierung oder Ebene von 0° oder einem anderen Winkel, beispielsweise der zu der Gravitation rechtwinkligen Referenzebene, ein Anzeigewinkelbereich bestimmt werden, der verfügbar ist zum Anzeigen einer gewissen Richtung oder Ebene bei einem Betrieb eines Baulasers oder beim Vermessen in Vermessungsbetrieben. Hier wird der Anzeigewinkelbereich definiert durch einen Maximal- und einen Minimalwinkel des Kopfteils mit Bezug auf die Referenzorientierung oder Ebene von 0° oder einem anderen Winkel. Über dies hinaus kann auf dieser Grundlage bestimmt werden, ob eine Nivellierung des Kopfteils möglich ist, das heißt, ob ein Winkel zwischen dem Kopfteil und einer Referenzorientierung oder einer Ebene rechtwinklig zur Gravitation, zu 0° oder einem anderen Winkel durchgeführt werden kann.
1 stellt Elemente eines optischen Elements 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar, umfassend ein Basisteil 110, ein Kopfteil 120, eine Basiswinkelanzeige 130 und eine Bestimmungseinheit 140.
Optische Instrumente, wie zum Beispiel ein Baulaser, Theodolit, Video-Tachymeter oder Totalstation oder andere Art von optischen Instrument zum Anzeigen oder Markieren einer Richtung oder Ebene, beispielsweise einer Höhe einer Wand, die sich im Bau befindet, oder zum Bestimmen einer Position eines Objekts, sind bekannt, die ein Basisteil 110 und ein Kopfteil 120 umfassen, wobei das Kopfteil drehbar ist mit Bezug auf das Basisteil.
Beispielsweise kann das Basisteil 110 Teil von oder integriert in dem Gehäuse eines optischen Instruments sein, das sich auf einem Gestellt, wie zum Beispiel einem Dreibein, befindet zur stabilen Positionierung auf der Erde, und das Kopfteil 120 kann ein in horizontaler und/oder vertikaler Richtung bewegbarer Kopf sein, der Optiken zum Anzeigen einer Richtung oder Ebene oder zum Vermessen eines Objekts und zum Messen der Position des Objekts enthält.
Wie in 1 gesehen werden kann, kann die Basiswinkelanzeige 130 angebracht sein an dem Basisteil 110 zum Kennzeichnen bzw. Anzeigen eines Basiswinkels. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann die Basiswinkelanzeige 130 angebracht sein an dem Basisteil 110 zum Bestimmen eines Basiswinkels des Basisteils mit Bezug auf die Gravitation, wie zum Beispiel einem Winkel zwischen dem Basisteil und einer Referenzebene orthogonal zur Gravitation beispielsweise. Es wird erkannt, dass die Referenzebene nicht begrenzt ist auf eine Ebene orthogonal zur Gravitation, das heißt, nicht wirklich horizontal sein muss, aber irgendeine andere Ebene mit einer orthogonalen oder Normalen sein kann, die nicht mit dem Gravitationsfeldvektor übereinstimmt, das heißt, es kann eine Ebene sein, die zur Horizontalen geneigt ist. Beispielsweise kann in dem Fall, in dem der Gerätewinkelbereich begrenzt ist auf +10° als obere Grenze, und ein Winkel von beispielsweise 37° angezeigt werden soll durch einen Baulaser, die Referenzebene ausgewählt werden, eine Ebene von 30° zu sein, geneigt zur Horizontalen.
In einer optimalen Anordnung wird angenommen, dass die untere Oberfläche des Gehäuses, das das Basisteil enthält, übereinstimmt mit der Referenzebene rechtwinklig zur Gravitation. Jedoch ist es auch leicht möglich, abhängig von den äußeren Bedingungen, wie zum Beispiel einem unebenen und sumpfigen Gelände, dass die untere Oberfläche des Gehäuses nicht übereinstimmt mit der Ebene rechtwinklig zur Gravitation, und daher ein Winkel unterschiedlich zu 0° existiert.
Andererseits kann das Kopfteil 120 des optischen Instruments 100 rotiert oder bewegt werden in horizontaler oder vertikaler Richtung mit Bezug auf das Basisteil 110. Insbesondere ist das Kopfteil kippbar relativ zu dem Basisteil innerhalb eines Gerätewinkelbereichs mit einem Maximalgerätewinkel und einem Minimalgerätewinkel. Beispielsweise kann das Kopfteil 120 gedreht werden um 10° in vertikaler Richtung. Speziell kann, falls die vertikale Richtung angenommen wird, die Richtung der Gravitation zu sein, das Kopfteil 120 rotiert werden um 10° über eine im Wesentlichen horizontale Ebene, die definiert wird durch das Basisteil oder um –10° unter dieser Ebene. In diesem Beispiel entspricht dies einem Maximalgerätewinkel von +10° und einem Minimalgerätewinkel von –10°, wobei der Bereich der Gerätewinkel α, 10° ≥ α ≥ –10°, bezeichnet werden kann als der Gerätewinkelbereich, nämlich der Bereich der Winkel, die durch das Kopfteil 120 angenommen werden können.
Wie oben diskutiert, umfasst das optische Instrument 100 auch eine Bestimmungseinheit 140, die in Signalkommunikation verbunden ist mit der Basiswinkelanzeige 130 zum Bestimmen eines Anzeigewinkelbereichs des Kopfteils mit Bezug auf Gravitation auf Grundlage des Basiswinkels und des Gerätewinkelbereichs.
In der obigen Diskussion wurde bemerkt, dass der Gerätewinkelbereich als ein Bereich von Winkeln betrachtet werden kann, die das Kopfteil 120 durchscannen kann, beispielsweise zum Anzeigen oder Markieren einer Höhe, wobei Winkel des Gerätewinkelbereichs bestimmt werden mit Bezug auf das Basisteil 110, beispielsweise die untere Oberfläche des Gehäuses des optischen Instruments. Andererseits ist der Anzeigewinkelbereich ein Bereich von Winkeln, die gemessen werden können mit Bezug auf die Gravitation, und speziell als Winkel zwischen der Referenzebene rechtwinklig zur Gravitation und der optischen Achse einer optischen Anordnung des Kopfteils 120, was im Einzelnen in 3 beschrieben wird.
Deshalb ist es klar, dass der Gerätewinkelbereich und der Anzeigewinkelbereich nur miteinander übereinstimmen, wenn die Ebene, in der das Basisteil 110 positioniert ist, der Referenzebene rechtwinklig zur Gravitation entspricht.
Im Folgenden wird ein einfaches Beispiel gegeben, um die Beziehung zu erklären zwischen dem Gerätewinkelbereich und dem Anzeigewinkelbereich. Hier kann die Bestimmungseinheit einen Anzeigewinkelbereich bestimmen durch Hinzufügen des Basiswinkels zu dem Gerätewinkelbereich.
Falls beispielsweise der Basiswinkel δ zu 2° bestimmt wird, und der Gerätewinkelbereich 10° ≥ α ≥ –10° ist, was gewöhnlich definiert wird durch das Design und die Struktur des optischen Instruments, ist dann der Maximalanzeigewinkel 2° + 10° = 12° und der Minimalanzeigewinkel ist 2° – 10°= –8°, so dass der Anzeigewinkelbereich durch 12° ≥ β –8° dargestellt ist, wobei β den Anzeigewinkel bezeichnet.
Dieses Ergebnis bedeutet, dass das Kopfteil 120 in einem Bereich von 12° bis –8° mit Bezug auf die Referenzebene rechtwinklig zur Rotation rotieren kann, nämlich von 12° über zu –8° unter der Referenzebene. In der Praxis können, falls es erwünscht ist, eine Richtung anzuzeigen, die einen Anzeigewinkel von 5° besitzt, die zur Positionierung des Kopfteils verwendeten Motoren das Kopfteil demgemäß rotieren.
Jedoch kann, falls eine gewünschte Richtung oder Objekt bei einem Anzeigewinkel von –9° ist, dieser Winkel nicht angenommen werden durch das Kopfteil 120, und der Motor bzw. Motorantrieb ist nicht in der Lage, das Kopfteil zu bewegen. Deshalb kann ein möglicher Anzeigewinkelbereich im Voraus bestimmt werden, so dass ein Motorantrieb des optischen Instruments ein Kopfteil nicht auf eine Position zwingen kann, die nicht angenommen werden kann, wodurch ein möglicher Bruch von Teilen des Instruments vermieden werden kann. Demgemäß kann, falls der Winkel nicht angenommen werden kann, ein Alarm, das heißt, ein Hi-Alert, wie es von Baulasern bekannt ist und unten beschrieben wird, ausgelöst werden.
In dem oben beschriebenen spezifischen Beispiel kann der Gerätewinkelbereich auch ein Selbstnivellierungsbereich genannt werden, da der Neigungswinkelbereich in diesem Beispiel 0° enthält, so dass das Kopfteil 120 nivelliert werden kann, selbst wenn das Basisteil 110 nicht nivelliert ist. Im Allgemeinen wird, falls ein Gerätewinkelbereich von 10° ≥ α –10° angenommen wird, eine Selbstnivellierung so lange möglich sein, wie der Basiswinkel δ kleiner ist als 10° und größer als –10° (10° ≥ δ ≥ –10°).
Ferner kann die Bestimmungseinheit 140 bestimmen, ob ein gewünschter Anzeigewinkel, wie zum Beispiel ein Winkel von 5°, wie oben angesprochen, innerhalb des Anzeigewinkelbereichs ist. Beispielsweise kann eine Anzeigeanwendung, wie zum Beispiel ein Software-Programm, Winkelwerte von gewünschten Anzeigewinkeln enthalten, die gescannt werden sollten, wenn Richtungen oder Ebenen angezeigt werden, oder wenn Objekte in der Praxis gemessen werden. Sobald die Neigung des optischen Instruments 100 bekannt ist, das heißt, der Winkel zwischen dem Basisteil 110 und der Referenzebene, kann im Voraus bestimmt werden, ob das Kopfteil 110 des optischen Instruments in der Lage ist, die Anzeigewinkel anzunehmen, die in der Anzeigeanwendung enthalten sind.
In dem obigen Beispiel wurde angenommen, dass eine Referenzebene eine Referenzebene rechtwinklig zur Gravitation ist, das heißt, 0° wurde als Winkel mit Bezug auf diese Referenzebene definiert. Jedoch kann, wie oben beschrieben, eine Referenzebene ausgewählt werden, wie eine Ebene 30° geneigt zu der Horizontalen, beispielsweise. Auf dem Bau kann eine Steigung mit einer Neigung von 30° als Referenzebene ausgewählt werden, wobei in diesem Fall das optische Instrument um 30° geneigt werden kann unter Verwendung eines Keils mit 30° Neigung unter dem Instrument oder Anpassen der Beine eines Dreibeins zum Anpassen der Neigung.
Demgemäß können unter Verwendung des oben beschriebenen Konzepts Winkel von 20° bis 40° angezeigt werden, da das Instrument nun auf 30° ”nivelliert” werden kann. Deshalb kann der Laserstrahl eines Baulasers beispielsweise einen Winkel von 37° mit Bezug auf die Horizontale annehmen, das heißt, mit Bezug auf eine Referenzebene, die im rechten Winkel zur Gravitation ist, was sonst nicht angenommen werden könnte.
Es wird bemerkt, dass für praktische Anwendungen, selbst wenn ein Gerätewinkel von 10° möglich ist, es of erwünscht ist, einen Alarm auszugeben, falls das Basisteil sich um mehr als einen kleinen Winkel neigt. Beispielsweise kann das Instrument sich neigen durch Einsinken in einem schlammigen Untergrund im Gelände, und daher wird nicht nur eine Neigung des Instruments bewirkt, aber auch die Höhe des Instruments ändert sich, so dass dies zu unerwünschten Höhenversatzfehlern führen kann. Deshalb kann die Bestimmungseinheit auf Grundlage des Basiswinkels einen Versatz in der Höhe berechnen, und ein Alarm kann ausgelöst werden, falls der Versatz größer ist als ein gewisser Betrag, um Höhenversatzfehler zu vermeiden.
Deshalb kann, schon vor einem Starten eines Anzeigebetriebs, die Bestimmungseinheit 140 bestimmen, ob ein gewünschter Anzeigewinkel innerhalb des Anzeigewinkelbereichs ist, der angenommen werden kann von dem Instrument. Falls ein gewünschter Anzeigewinkel nicht in dem Bereich ist, kann dies angezeigt werden durch das optische Instrument, was im Einzelnen unten beschrieben wird.
Ferner kann die Bestimmungseinheit 140 auch bestimmen, ob der Basiswinkel von 0° innerhalb des Anzeigewinkelbereichs oder in einem Teilbereich des Anzeigewinkelbereichs ist, so dass mögliche Bereiche, die später gescannt werden können, im Voraus definiert werden können.
Im Folgenden werden Schritte eines optischen Instruments beschrieben mit Bezug auf 2. stellt ein Flussdiagramm von Schritten bzw. Betriebsvorgängen eines Verfahrens zum Betreiben eines optischen Instruments dar, wie zum Beispiel dem optischen Instrument von 1.
Wie oben beschrieben, umfasst solch ein optisches Instrument ein Basisteil und ein Kopfteil, das kippbar ist relativ zu dem Basisteil innerhalb eines Gerätewinkelbereichs mit einem Maximalgerätewinkel und einem Minimalgerätewinkel.
In einem ersten Schritt 210 wird ein Basiswinkel des Basisteils bestimmt mit Bezug auf die Gravitation. Wie oben im Einzelnen beschrieben, kann der Basiswinkel definiert werden als ein Winkel zwischen dem Basisteil oder einer unteren Oberfläche des Basisteils und einer Referenzebene rechtwinklig zur Gravitation.
In einem nachfolgenden Schritt 220 wird ein Anzeigewinkelbereich des Kopfteils mit Bezug auf die Gravitation auf Grundlage des Basiswinkels und des Gerätewinkelbereichs bestimmt. Die Bestimmung kann ausgeführt werden durch eine einfache Berechnung, beispielsweise durch Addieren des Basiswinkels zu dem Gerätewinkelbereich, wie oben beschrieben.
Deshalb kann, durch einfaches Überwachen der Instrumentenneigung mit einer Basiswinkelanzeige bzw. Basiswinkelindikator, ein Anzeigewinkelbereich von Winkeln, die von dem Kopfteil gescannt werden können zum Messen oder Anzeigen von Abständen zu Objekten in diesem Winkelbereich, erhalten werden. Deshalb kann ein manuelles Anpassen der Nivellierung eines Basisteils eines optischen Instruments, so dass das Basisteil einer Referenzebene rechtwinklig zur Gravitation entspricht, weggelassen werden, und genaue Messungen können erhalten werden von dem Instrument, selbst wenn es nicht nivelliert ist, da die Orientierung im Raum bekannt ist, und es daher möglich ist, diese Neigung zu kompensieren.
Im Folgenden stellt 3 Elemente eines optischen Instruments gemäß einer anderen detaillierteren Ausführungsform der Erfindung dar.
Das optische Instrument 300 von 3 umfasst ein Basisteil 310 und ein Kopfteil 320, ähnlich zu dem optischen Instrument 100 von 1.
Im Einzelnen umfasst das Basisteil 310 eine Basiswinkelanzeige 330, eine Bestimmungseinheit 340 und eine Alarmeinheit 370. Das Kopfteil 320 umfasst eine Kopfwinkelanzeige 350, eine Referenzebene-Winkelanzeige 360 und eine optische Anordnung 380. Ferner kennzeichnet ein Bezugszeichen 390 die untere Oberfläche des Basisteils.
Ähnlich zu dem Obigen kann das Basisteil 310 ein Teil sein von oder integriert sein in dem Gehäuse eines optischen Instruments und auf einem Gestell, wie zum Beispiel einem Dreibein platziert sein, was schematisch in 3 gezeigt ist.
Die Basiswinkelanzeige 330 und die Bestimmungseinheit 340 können grundlegend die gleichen sein wie die Basiswinkelanzeige 130 und Bestimmungseinheit 140, die in 3 beschrieben wurden, und eine detaillierte Beschreibung dieser Elemente wird weggelassen, um eine unnötige Wiederholung zu vermeiden.
Auch in dem optischen Instrument 300 ist das Kopfteil 320 kippbar relativ zu dem Basisteil 310 innerhalb eines Gerätewinkelbereichs mit einem Maximalgerätewinkel und einem Minimalgerätewinkel, wie oben beschrieben. Zusätzlich zu der Basiswinkelanzeige 330, angebracht an dem Basisteil 310 zum Bestimmen eines Basiswinkels des Basisteils mit Bezug auf die Gravitation, wird eine Kopfwinkelanzeige 350, angebracht an dem Kopfteil 320, bereitgestellt zum Bestimmen eines Kopfwinkels des Kopfteils mit Bezug auf das Basisteil, nämlich der Kopfwinkel stellt den oben beschriebenen Gerätewinkel α dar. Die Kopfwinkelanzeige kann Winkel des Kopfteils ähnlich zu einem Neigungssensor (englisch: grade sensor) bereitstellen. Natürlich kann die Kopfwinkelanzeige auch ausgebildet sein zum Bestimmen eines Kopfwinkels mit Bezug auf die Gravitation, ähnlich zu dem Basiswinkel, jedoch wird in diesem Beispiel angenommen, dass die Kopfwinkelanzeige kalibriert wird mit Bezug auf das Basisteil, beispielsweise durch eine Null-Einstellung eines Kopfwinkels in einer mechanisch definierten Position, in der das Kopfteil und Basisteil parallel sind. Alternativ wird eine Kalibrierung ausgeführt mit der Referenzebene-Winkelanzeige 360, was weiter unten beschrieben wird.
3 stellt die unterschiedlichen verwendeten Winkel dar. Eine Referenzebene 392, die rechtwinklig zu der Gravitation sein kann, und die Neigung 394 des Instruments, beispielsweise definiert durch die obere oder untere Oberfläche 390 des Basisteils des Instruments, definieren den Basiswinkel δ; die Neigung 390, 394 des Instruments und die untere Oberfläche des Kopfteils definieren den Gerätewinkel α (äquivalent dazu definieren die normale 396 und die normale 398 den gleichen Winkel), und die Referenzebene 388, die parallel ist zu der Ebene 392, und die optische Achse 385 definieren den Anzeigewinkel β.
Die optische Anordnung 380 kann eine Anordnung von Linsen zum Anvisieren eines Objekts und/oder eine Abstandsmesseinheit mit einer kohärenten Lichtquelle, wie zum Beispiel einem Infrarotlaser oder anderem passenden Laserabstandsmessgerät, wie in der Technik bekannt, enthalten, und bevorzugt einen schnellen reflektorlos arbeitenden EDM. Über dies hinaus kann alternativ dazu oder zusätzlich dazu die optische Anordnung eine Lasereinheit zum Aussenden eines Laserstrahls in eine Referenzrichtung oder Referenzebene enthalten zum Kennzeichnen oder Markieren einer Richtung oder Ebene, beispielsweise wie es bei Baulasern auf einer Baustelle durchgeführt wird.
Gemäß einem spezifischen Beispiel, kann die Basiswinkelanzeige oder die Kopfwinkelanzeige oder beide realisiert werden durch einen mikro-elektromechanischen Sensor (MEMS), wie zum Beispiel ein 3D-MEMS, die günstig sind und eine Genauigkeit von ungefähr 0,1° aufweisen. Beispielsweise kann ein MEMS definiert werden als eine Kombination von mechanischen Elementen, Sensoren und Aktoren, die miteinander verbunden sind mit elektronischen Schaltungen auf einem Substrat oder Chip. Deshalb können eine komplexe Anordnung mit einem lichtemittierenden Element und ein Fotosensor nicht benötigt werden, und elektrische Signale können direkt empfangen werden von einem kleinen und kompakten MEMS, so dass die Teile in dem Instrument verringert werden. Ferner können diese Arten von Sensoren auch kalibriert werden zum Verbessern ihrer Fähigkeit für eine Absolutwinkelbestimmung, was unten mit Bezug auf die Referenzebene-Winkelanzeige 360 beschrieben wird. Insbesondere können MEMSs nützlich sein für größere Winkelbereiche als die Libelle des Stands der Technik.
Ein oder zwei MEMS können verwendet werden für eine Begrenzungsschaltberechnung, das heißt, Bestimmen, ob ein Motorantrieb in dem optischen Instrument das Kopfteil auf eine Winkelposition rotieren sollte oder nicht, beispielsweise falls es nicht in dem Bereich ist, der beschrieben wurde in dem einfachen obigen Beispiel.
Die Signale von den MEMSs können bereitgestellt werden an die Bestimmungseinheit 340, falls erwünscht, zum Bestimmen des Anzeigewinkelbereichs und/oder ob ein gewünschter Anzeigewinkel innerhalb des Anzeigewinkelbereichs ist, wie oben beschrieben.
Herkömmlich können mechanische Begrenzungen, wie zum Beispiel Stopper, bereitgestellt werden zum Begrenzen der Rotation der Antriebe. Andererseits wurde in dem obigen Beispiel beschrieben, dass es bestimmt werden kann, dass das Kopfteil besser nicht um einen spezifischen Winkel gedreht werden sollte, da der spezifische Winkel außerhalb des Bereichs ist, das heißt, außerhalb des Anzeigewinkelbereichs, und daher eine Beschädigung des Kopfteils, der Antriebsmotoren oder Antriebe möglich ist, da mechanischer Kontakt vermieden werden kann.
Ferner kann die Alarmeinheit 370 bereitgestellt werden in dem optischen Instrument zum Ausgeben einer Alarmsignals auf Grundlage des Bestimmungsergebnisses, nämlich des Bestimmungsergebnisses, ob ein gewünschter Anzeigewinkel innerhalb des Anzeigewinkelbereichs oder Teilbereichs ist oder ob der Basiswinkel von 0° innerhalb des Anzeigewinkelbereichs ist, um eine Selbstnivellierung zu erlauben, das heißt, ob ein Anzeigewinkel von 0° angenommen werden kann durch das Kopfteil.
Während einem Betrieb kann es möglich sein, dass die Bestimmungseinheit wiederholt den Anzeigewinkelbereich bestimmt, da beispielsweise der Basiswinkel des Basisteils des optischen Instruments 100, 300 sich zeitlich ändern kann, beispielsweise kann das optische Instrument seine Position ändern und durch Einsinken in schlammigen Boden im Gelände sich neigen kann. Deshalb kann durch wiederholtes Bestimmen des Anzeigewinkelbereichs, der Bereich verglichen werden mit gewünschten Anzeigewinkeln einer Anzeigeanwendung beispielsweise, und durch Ausgeben eines Alarmsignals, wie zum Beispiel eines blinkenden Lichts oder eines Tons, kann der Benutzer gewarnt werden.
In dem Selbstnivellierbeispiel, das heißt, wenn das Kopfteil in der Lage ist, nivelliert zu werden, so dass die optische Achse 385 der optischen Anordnung 380 in der Referenzebene rechtwinklig zu der Gravitation ist, kann der Basiswinkel unterschiedlich sein von 0°. Falls der Gerätewinkelbereich +10° ≥ α ≥ –10° ist beispielsweise, kann der Basiswinkel bis zu 10° über und unter der Referenzebene sein, und das Kopfteil 320 wird noch in der Lage sein, zu nivellieren. Deshalb kann durch einfaches Erhalten des Basiswinkels von der Basiswinkelanzeige 330 bei der Bestimmungseinheit 340, die Bestimmungseinheit 340 bestimmen, ob das optische Instrument in der Lage ist, sich zu nivellieren oder nivelliert zu werden.
Beispielsweise kann, falls das optische Instrument 300 langsam in einem weichen Boden im Gelände einsinkt, die Neigung des Instruments, das heißt, der Basiswinkel, bis zu 10° sein, und das Kopfteil 120 wird noch in der Lage sein, nivelliert zu werden. Jedoch kann, falls das Instrument weiter einsinkt, diese Bewegung auch detektiert werden durch die Bestimmungseinheit, die den Basiswinkel wiederholt erhält, und den Anzeigewinkelbereich wiederholt bestimmt bei verschiedenen oder vorbestimmten Zeitintervallen, so dass die Alarmeinheit 370 ein Alarmsignal ausgeben kann, falls ein Winkel zu groß wird zum Nivellieren des Kopfteils.
In einem einfachen Fall kann die Basiswinkelanzeige 330 der Bestimmungseinheit 340 konstant aktualisierte Ausgabesignale liefern, das heißt, Basiswinkel, die gespeichert werden können und verglichen werden können zu einem vordefinierten Schwellenwert, wobei ein Alarmsignal ausgelöst wird, wenn der Wert des Basiswinkels über einem gewissen Schwellenwert ist. In der Praxis kann der Schwellenwert viel geringer sein als 10°, zum Beispiel 2°, aufgrund der Höhenversatzfehler, die oben beschrieben wurden.
Ähnlich kann die Bestimmungseinheit auch sowohl den Basiswinkel als auch den Kopfwinkel erhalten, und den Unterschied bestimmen zwischen dem Basiswinkel und dem Kopfwinkel, und ein Aktiviersignal ausgeben, falls der Absolutwert des Unterschieds kleiner ist als ein Selbstnivellierschwellenwert oder ein Deaktiviersignal, falls der Absolutwert des Unterschieds größer ist als der Selbstnivellierschwellenwert. Beispielsweise ist eine Kippung von mehr als 10° nicht erlaubt, wobei die Kippung des Kopfteils gemessen wird relativ zu dem Basisteil.
In dem optischen Instrument 100 und 300 von 1 bzw. 3 kann die Bestimmungseinheit 140, 340 als ein Controller und Prozessor dienen und kann realisiert werden durch Hardware-Anordnung, wie zum Beispiel festverdrahtete Schaltungen, oder ASICs (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen) oder Software oder irgendeine passende Kombination der Obigen.
Die Bestimmungseinheit kann den Basiswinkel von der Basiswinkelanzeige 130, 330 empfangen durch Drähte als elektrisches Signal beispielsweise oder drahtlos über eine I/O-Schnittstelle der Bestimmungseinheit. Ähnlich kann der Kopfwinkel von der Kopfwinkelanzeige 350 auch empfangen werden über Drähte oder drahtlos an der Bestimmungseinheit. Ferner ist die Bestimmungseinheit 340 verbunden in Signalkommunikation mit der Alarmeinheit 370 zum Auslösen der Ausgabe des Alarmsignals.
Ferner kann die Bestimmungseinheit 340 und/oder die Kopfwinkelanzeige 350 auch verbunden werden mit einer Referenzebene-Winkelanzeige 360, wie in 3 gezeigt, was einen Referenzwinkel bereitstellt, wie zum Beispiel einen Referenzebenenwinkel. Die Referenzebene-Winkelanzeige 360 kann insbesondere vorteilhaft sein zum Kalibrieren der Basiswinkelanzeige, der Kopfwinkelanzeige oder beiden. In 3 wird die Referenzebene-Winkelanzeige in dem Kopfteil derart platziert, dass die Kopfwinkelanzeige kalibriert werden kann, und Übertragungsfehler zwischen dem Kopfteil und Basisteil minimiert werden können.
Beispielsweise sind, wenn mikro-elektromechanische Sensoren verwendet werden für die Basiswinkelanzeige und die Kopfwinkelanzeige, diese Sensoren oft passender zum Bestimmen relativer Winkel, eher als absolute Winkel, wie zum Beispiel eine Nivellierung. Deshalb kann eine Referenzebene-Winkelanzeige 360, die in der Lage ist, Absolutwinkel zu messen, verwendet werden zur Kalibrierung, so dass auch absolute Positionen des optischen Instruments und das Kopf- und Basisteil in Horizontal- und Vertikalmodus leicht erhalten werden können.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Bestimmungseinheit und andere Einheiten des optischen Instruments realisiert durch Hardware-Komponenten oder durch Software, die ausgeführt wird auf einer Verarbeitungseinheit oder können realisiert werden durch Kombinationen derselben. In einem Beispiel werden eine Zentralverarbeitungseinheit und ein Speicher bereitgestellt, wobei der Speicher codierte Instruktionen zum Ausführen auf der Verarbeitungseinheit speichert. Die Verarbeitungseinheit ist verbunden mit Sensoren, wie zum Beispiel einem MEMS-Sensor zum Bestimmen eines Basiswinkels. Hier enthalten die codierten Instruktionen, Instruktionen zum Bestimmen eines Basiswinkels des Basisteils mit Bezug auf Gravitation und Instruktionen zum Bestimmen eines Anzeigewinkelbereichs des Kopfteils mit Bezug auf eine Gravitation auf Grundlage des Basiswinkels und des Gerätewinkelbereichs. In dieser Hinsicht enthält in einer Ausführungsform ein Programm die codierten Instruktionen. Über dies hinaus kann ein computerlesbares Medium bereitgestellt werden, in dem das Programm verkörpert ist. Ferner kann ein Computerprogrammprodukt das computerlesbare Medium umfassen.
Im Folgenden werden spezifische Ausführungsformen der Betriebsabläufe eines optischen Instruments, wie zum Beispiel dem optischen Instrument 300 von 3, mit Bezug auf 4 und 5 beschrieben.
In Schritt 410 von 4 wird der Basiswinkel des Basisteils mit Bezug auf die Gravitation, beispielsweise der Winkel zwischen der unteren Oberfläche 390 des Gehäuses des Basisteils 310 und der Referenzebene rechtwinklig zur Gravitation bestimmt.
In einem nachfolgenden Schritt 420 wird der Anzeigewinkelbereich bestimmt durch Hinzufügen des Basiswinkels, der erhalten wird von der Basiswinkelanzeige 330 in der Bestimmungseinheit 340 zu dem Gerätewinkelbereich. Im Einzelnen kann der Gerätewinkelbereich im Voraus bekannt sein, da er größtenteils abhängig ist von dem Design des Instruments und den verwendeten Komponenten, und der Gerätewinkelbereich kann daher gespeichert werden in einer Speichereinheit oder einem Register der Bestimmungseinheit 340 und hinzugefügt werden zu dem Basiswinkel in der Bestimmungseinheit 340.
In Schritt 430 wird überprüft, ob ein gewünschter Anzeigewinkel innerhalb des Anzeigewinkelbereichs ist. Beispielsweise kann, wie oben beschrieben, ein gewünschter Anzeigewinkel ein Anzeigewinkel einer Anzeigeanwendung oder ein Anzeigewinkel eines Benutzers, der das Instrument betreibt, sein.
Falls in Schritt 430 es bestimmt wird, dass ein gewünschter Anzeigewinkel innerhalb des Anzeigewinkelbereichs ”JA” ist, schreitet der Fluss zu Start und Schritt 410 wird wieder ausgeführt. Dabei kann während einem Betrieb es wiederholt überprüft werden, ob das optische Instrument noch betriebsfähig ist, das heißt, selbst wenn das optische Instrument langsam im Schlamm einsinkt oder anderweitig seine Neigung ändert, kann ein Betrieb des Instruments noch ausgeführt werden, solange ein durch das Instrument anzunehmender Anzeigewinkel innerhalb des Anzeigewinkelbereichs ist.
Falls es in Schritt 430 bestimmt wird, dass der gewünschte Anzeigewinkel nicht innerhalb des Anzeigewinkelbereichs ist, ”NEIN”, kann optional ein Alarmsignal ausgegeben werden in Schritt 440, so dass der Benutzer das optische Instrument neu positionieren kann.
In 5 wird angenommen, dass das optische Instrument gesteuert wird durch eine Anzeigeanwendung, wie zum Beispiel ein Software-Programm, das Scan-Muster des Instruments vordefiniert. Genauer ausgedrückt, kann das optische Instrument bereitgestellt werden mit einer Anzeigeanwendung, die auf einem Prozessor des optischen Instruments läuft, wobei die Anzeigeanwendung im Voraus analysiert werden kann, um vordefinierte Scan-Muster zu bestimmen, beispielsweise ein Grundmuster eines Gebäudes, das sich im Bau befindet.
Deshalb kann schon in der Anzeigeanwendung definiert werden, welche Winkel zu scannen oder anzuzeigen sind, und es kann überprüft werden, ob diese Winkel in dem Anzeigewinkelbereich liegen, so dass sie tatsächlich durch das Instrument angezeigt werden können. Deshalb kann in Schritt 510 die Anzeigeanwendung analysiert werden, und ein Maximal- und ein Minimalanzeigewinkel werden bestimmt. Der Maximal- und Minimalanzeigewinkel können die extremsten Winkel in vertikaler oder horizontaler Richtung in der Anzeigeanwendung sein.
Nachfolgend kann in Schritt 520 der Basiswinkel bestimmt werden, wie oben beschrieben, und hinzugefügt werden zu dem Gerätewinkelbereich, um einen Anzeigewinkelbereich zu erhalten.
Dann wird in Schritt 530 bestimmt, ob der Maximal- und/oder Minimalanzeigewinkel innerhalb des Anzeigewinkelbereichs ist. Die zwei Optionen in dem weiteren Prozess, Schritte 540 und 550, werden gekennzeichnet durch gestrichelte Kästen in 5. Falls bejahend, kann der Fluss fortschreiten zu Schritt 540, und die Anzeigeanwendung kann gestartet werden, so dass das Kopfteil des optischen Instruments 300 seinen Winkel ändert zum Scannen des vorbestimmten Musters der Anzeigeanwendung.
Jedoch kann, falls der Maximal- und/oder Minimalanzeigewinkel nicht innerhalb des Anzeigewinkelbereichs ist, ein Alarmsignal ausgegeben werden in Schritt 550, so dass der Benutzer das Instrument neu positioniert.
Wie oben beschrieben, kann die Bestimmungseinheit des optischen Instruments großteils realisiert werden durch einen Controller mit einem Prozessor oder integrierter Schaltung oder ähnlichem, und ist nicht darauf begrenzt.
Beispielsweise kann die Bestimmungseinheit eine Speichereinheit und irgendeine Art von Controller umfassen. Es sei bemerkt, dass der Ausdruck ”Einheit” in den oben beschriebenen Ausführungsformen nicht ausgelegt werden sollte als Begrenzung, dass die individuellen Elemente separate gegenständliche Teile sind, aber sie sollten als eine Art funktionelle Einheit verstanden werden, wobei auch die Funktionen der Alarmeinheit integriert werden können in der Bestimmungseinheit.
Die Funktionen der Bestimmungseinheit können verkörpert sein als Software-Programm der Bestimmungseinheit und können realisiert werden durch den Controller, der umfasst oder verbunden ist mit einem Speicher, wie zum Beispiel einem RAM, ROM, Festplatte, EEPROM, Disk, Flash-Speicher, etc. Ein Programmcode, der in dem Speicher gespeichert ist, kann ein Programm sein mit Instruktionen, die ausgebildet sind, um einen Prozessor in einem Controller dazu zu bringen, die Schritte der oben beschriebenen Bestimmungseinheit auszuführen.
Ein in dem Speicher gespeicherter Programmcode kann ein Programm mit Instruktionen sein, die ausgebildet sind, um einen Prozessor in dem Controller dazu zu bringen, die Schritte des oben beschriebenen optischen Instruments auszuführen.
Mit anderen Worten ausgedrückt, kann ein Programm bereitgestellt werden, das Instruktionen enthält, die ausgebildet sind, um einen Prozessor dazu zu bringen, wie zum Beispiel einen Prozessor des Controllers, um Kombinationen der oben beschriebenen Schritte auszuführen.
Über dies hinaus kann ein computerlesbares Medium bereitgestellt werden, in dem das Programm verkörpert ist. Das computerlesbare Medium kann gegenständlich sein, wie zum Beispiel eine Disk oder anderer Datenträger, oder kann immateriell sein, dargestellt durch Signale, passend für eine elektronische, optische oder eine andere Art von Übertragung. Ein Computerprogrammprodukt kann das computerlesbare Medium umfassen, und wenn in einem Programmspeicher eines Computers, Prozessors oder Mikro-Controllers geladen, bringt es den Prozessor oder Mikro-Controller dazu, die oben beschriebenen Schritte auszuführen.
Wie oben beschrieben, erlauben Ausführungsformen und Beispiele der Erfindung, Winkelbereiche zu bestimmen, in denen ein optisches Instrument betrieben werden kann. Deshalb kann die Erfindung eine einfache Lösung zum Überwachen einer Instrumentenneigung bereitstellen, und einen Betrieb erlauben in einem großen Winkelbereich.

Claims

Ein optisches Instrument, umfassend: ein Basisteil; ein Kopfteil, kippbar relativ zu dem Basisteil innerhalb eines Gerätewinkelbereichs mit einem Maximalgerätewinkel und einem Minimalgerätewinkel; eine Basiswinkelanzeige, angebracht an dem Basisteil, zum Bestimmen eines Basiswinkels des Basisteils; und eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen eines Anzeigewinkelbereichs des Kopfteils auf Grundlage des Basiswinkels und des Gerätewinkelbereichs.
Das optische Instrument nach Anspruch 1, wobei die Bestimmungseinheit ausgebildet ist zum Bestimmen des Anzeigewinkelbereichs durch Hinzufügen des Basiswinkels an den Gerätewinkelbereich.
Das optische Instrument nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bestimmungseinheit ausgebildet ist zum Bestimmen, ob ein gewünschter Anzeigewinkel innerhalb des Anzeigewinkelbereichs ist.
Das optische Instrument nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bestimmungseinheit ausgebildet ist zum Bestimmen, ob der Basiswinkel von Null innerhalb des Anzeigewinkelbereichs ist und innerhalb eines Teilbereichs des Anzeigewinkelbereichs.
Das optische Instrument nach Anspruch 3 oder 4, ferner umfassend eine Alarmeinheit zum Ausgeben eines Alarmsignals auf Grundlage des Bestimmungsergebnisses.
Das optische Instrument nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bestimmungseinheit ausgebildet ist zum wiederholten Bestimmen des Anzeigewinkelbereichs während einem Betrieb.
Das optische Instrument nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend eine Kopfwinkelanzeige, angebracht an dem Kopfteil zum Bestimmen eines Kopfwinkels des Kopfteils.
Das optische Instrument nach Anspruch 7, wobei die Bestimmungseinheit ausgebildet ist zum Erhalten des Unterschieds zwischen dem Basiswinkel und dem Kopfwinkel und zum Ausgeben eines Aktiviersignals, falls der Absolutwert des Unterschieds kleiner ist als ein Selbstnivellierschwellenwert.
Das optische Instrument nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei mindestens eines der Basiswinkelanzeige und der Kopfwinkelanzeige ein mikro-elektromechanischer Sensor, MEMS, ist.
Das optische Instrument nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend eine Referenzebene-Winkelanzeige zum Kalibrieren der Basiswinkelanzeige und/oder der Kopfwinkelanzeige.
Verfahren zum Betreiben eines optischen Instruments, wobei das optische Instrument ein Basisteil und ein Kopfteil, kippbar relativ zu dem Basisteil innerhalb eines Gerätewinkelbereichs mit einem Maximalgerätewinkel und einem Minimalgerätewinkel umfasst, und das Verfahren umfasst Bestimmen eines Basiswinkels des Basisteils; und Bestimmen eines Anzeigewinkelbereichs des Kopfteils auf Grundlage des Basiswinkels und des Gerätewinkelbereichs.
Ein Programm mit Instruktionen, ausgebildet, um ein Datenverarbeitungsmittel dazu zu bringen, das Verfahren nach Anspruch 11 auszuführen.
Ein computerlesbares Medium, in dem ein Programm verkörpert ist, wobei das Programm einen Computer dazu bringt, das Verfahren nach Anspruch 11 auszuführen.