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Stand der Technik
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Die Erfindung bezieht sich auf ein System für räumliche Vermessungen, das einen Rotationslaser aufweist und beispielsweise für die Vermessung von Geländeprofilen genutzt werden kann.
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Die Vermessung von Geländeprofilen erfolgt im Stand der Technik mit optischen Nivellierern oder Totalstationen. Jedoch ist der Preis entsprechender Geräte und insbesondere von vollautomatischen, GPS-gestützten Totalstationen sehr hoch.
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Rotationslaser sind im Vergleich zu den Totalstationen wesentlich günstiger. Mit Rotationslasern des Standes der Technik können jedoch keine räumlichen Vermessungen durchgeführt werden.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges und einfach zu handhabendes System zur Verfügung zu stellen, mit dem räumliche Vermessungen, wie beispielsweise die Vermessung von Geländeprofilen, durchgeführt werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird von einem System gemäß dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte und/oder alternative Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Ein erfindungsgemäßes System weist auf: einen Rotationslaser zur Ausstrahlung eines Laserstrahls in eine Ausstrahlungsrichtung, die um eine Achse rotiert, eine Winkelbestimmungseinheit zur Bestimmung eines Winkels zwischen der Ausstrahlungsrichtung und einer Bezugsrichtung, einen von dem Rotationslaser entfernt angeordneten Laserempfänger zum Empfang des Laserstrahls, eine erste Messeinrichtung zur Bestimmung einer ersten Distanz zwischen dem Rotationslaser und dem Laserempfänger, eine zweite Messeinrichtung zur Bestimmung einer zweiten Distanz zwischen dem Laserempfänger und einem vom Laserempfänger in einer zu der Achse parallelen Richtung entfernten Ort, eine Auswerteeinheit zum Zusammenfassen und Auswerten von Daten der Winkelbestimmungseinheit sowie der ersten und zweiten Messeinrichtung und eine Kommunikationseinrichtung zur Übertragung von Daten zwischen der Auswerteeinheit und der Winkelbestimmungseinheit sowie der ersten und zweiten Messeinrichtung.
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Um eine Bestimmung des Winkels sowie der ersten und zweiten Distanz nur dann durchzuführen, wenn der Laserstrahl auf den Laserempfänger trifft, weist ein erfindungsgemäßes System vorzugsweise ferner eine Auftrefferkennungseinheit zur Signalisierung der Auswerteeinheit, wenn der Laserstrahl auf den Laserempfänger trifft, auf.
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Vorteile der Erfindung
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Mit einem erfindungsgemäßen System können kostengünstig und mit einfacher Bedienung Vermessungen von zum Beispiel Geländeprofilen durchgeführt werden.
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Zeichnung
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Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend exemplarisch anhand von Ausführungsbeispielen eingehend erläutert. Die Beschreibung, die zugehörigen Figuren sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale, insbesondere auch die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele, auch einzeln betrachten und zu sinnvollen, weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer schematischen Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine Draufsicht der in 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die Darstellung gemäß 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung von der Seite.
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In einer ersten Einheit 1, der Rotationslasereinheit, ist ein Rotationslaser 2 zur Ausstrahlung eines Laserstrahls 3 in eine Ausstrahlungsrichtung 3, die um eine Achse 4 rotiert, angeordnet. Die Rotationslasereinheit 1 weist ein Dreibein 5 für eine Aufstellung in einem Gelände und eine Winkelbestimmungseinheit zur Bestimmung eines Winkels α zwischen der Ausstrahlungsrichtung 3 und einer Bezugsrichtung 6 auf. Während die Winkelbestimmungseinheit nicht dargestellt ist, sind der Winkel α und die Bezugsrichtung 6 gezeigt in der Darstellung gemäß 2, die eine Draufsicht der in 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Weiterhin weist die Rotationslasereinheit 1 eine nicht dargestellte erste Messeinrichtung zur Bestimmung einer ersten Distanz 7 zwischen dem Rotationslaser 2 und einem Laserempfänger 8 auf. Die erste Messeinrichtung kann ein Laser-Entfernungsmesser sein und ist vorzugsweise um die Achse 4 rotierbar angeordnet, so dass für jede Ausstrahlungsrichtung 3 eine Bestimmung der ersten Distanz 7 durchgeführt werden kann.
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Der Laserempfänger 8 ist in einer zweiten Einheit 9, der Empfängereinheit, angeordnet und dient dem Empfang und gegebenenfalls der Reflexion des Laserstrahls 3. Um einen guten Empfang des Laserstrahls 3 am Laserempfänger 8 zu gewährleisten, sollte die Rotationsgeschwindigkeit des Laserstrahls 3 mindestens 200 Umdrehungen pro Minute betragen. Der Laserempfänger 8 verfügt in einer möglichen Ausführungsform über ein in Richtung der Hochachse der Empfängereinheit langgestrecktes Empfangsfeld, innerhalb dessen ein Auftreffen des Laserstrahls 3 auf den Laserempfänger 8 erfasst werden kann.
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Neben dem Laserempfänger 8 weist die Empfängereinheit 9 ferner eine nicht dargestellte zweite Messeinrichtung zur Bestimmung einer zweiten Distanz 10 zwischen dem Laserempfänger 8 und einem vom Laserempfänger 8 in einer zu der Achse 4 parallelen Richtung entfernten Ort auf. Die zweite Distanz 10 entspricht in der in den Figuren dargestellten Ausführungsform der Erfindung der Höhe des Laserempfängers 8 über dem Boden des Geländes, so dass im einfachsten Fall die zweite Messeinrichtung aus einer Messlatte, an der der Laserempfänger 8 in der Höhe verschiebbar angeordnet ist, bestehen kann.
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Alternativ kann die zweite Messeinrichtung ein Laser-Entfernungsmesser sein.
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Die Rotationslasereinheit 1 weist ferner eine nicht dargestellte Auswerteeinheit zum Zusammenfassen und Auswerten von Daten der Winkelbestimmungseinheit sowie der ersten und zweiten Messeinrichtung auf.
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Die Daten werden mittels einer nicht dargestellten Kommunikationseinrichtung zwischen der Auswerteeinheit und der Winkelbestimmungseinheit sowie der ersten und zweiten Messeinrichtung übertragen. Bei einem erfindungsgemäßen System, das wie die in den Figuren dargestellte Ausführungsform der Erfindung eine erste Einheit 1 und eine zweite Einheit 9 aufweist, weist die Kommunikationseinrichtung ein erstes Kommunikationsmodul in der ersten Einheit 1 und ein zweites Kommunikationsmodul in der zweiten Einheit 9 zur Übertragung von Daten zwischen der ersten Einheit 1 und der zweiten Einheit 9 auf. Die Datenübertragung zwischen dem ersten Kommunikationsmodul und dem zweiten Kommunikationsmodul kann über ein Kabel, das das erste Kommunikationsmodul mit dem zweiten Kommunikationsmodul verbindet, erfolgen. Es wird jedoch bevorzugt, dass das erste Kommunikationsmodul und das zweite Kommunikationsmodul Mittel zur drahtlosen Datenübertragung zwischen dem ersten Kommunikationsmodul und dem zweiten.
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Kommunikationsmodul aufweisen. Mittel zur drahtlosen Datenübertragung sind dem Fachmann bekannt und können beispielsweise per Funk oder Infrarot-Schnittstelle realisiert werden.
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Zur Datenübertragung kann auch der Laserstrahl 3 dienen, auf den der jeweilige zuvor bestimmte Wert des Winkels α und/oder der ersten Distanz 7 nach geeigneter Kodierung aufmoduliert wird.
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Zu den übertragenen Daten können einfache Signale der Winkelbestimmungseinheit sowie der ersten und zweiten Messeinrichtung, aus denen dann in der Auswerteeinheit die zugehörigen Koordinaten bestimmt werden, oder bereits in der Winkelbestimmungseinheit sowie der ersten und zweiten Messeinrichtung bestimmte Koordinaten gehören. Neben den Daten werden mittels der Kommunikationseinrichtung auch Befehle von der Auswerteeinheit an die Winkelbestimmungseinheit sowie die erste und zweite Messeinrichtung und Status von der Winkelbestimmungseinheit sowie der ersten und zweiten Messeinrichtung an die Auswerteeinheit übertragen. Während der Übertragungen auftretende Verzögerungen müssen entweder messbar oder statisch sein, so dass immer eine genaue Zuordnung der von der Winkelbestimmungseinheit sowie der ersten und zweiten Messeinrichtung bestimmten Koordinaten zu einer Signalisierung und damit zu einer Koordinatenbestimmung möglich ist.
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Die Auswerteeinheit fasst für jede Koordinatenbestimmung die Daten für den Winkel α sowie die erste Distanz 7 und die zweite Distanz 10 zusammen. Die somit erhaltenen Koordinaten-Tripel stellen Positionskoordinaten in einem Koordinatensystem bezüglich der Rotationslasereinheit 1 dar, aus denen dann mit den bekannten absoluten Positionskoordinaten der Rotationslasereinheit 1 absolute Positionskoordinaten bestimmt werden können. Die Positionskoordinaten können auf einem geeigneten Speichermedium gespeichert und/oder auf einem Display angezeigt werden.
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Ein erfindungsgemäßes System könnte kontinuierlich für jede neue Ausstrahlungsrichtung 3 den Winkel α sowie die erste Distanz 7 und die zweite Distanz 10 bestimmen. Insbesondere für die erste Distanz 7 würde dies jedoch zu einem undefinierten Wert führen, solange der Laserstrahl 3 nicht auf den Laserempfänger 8 trifft. Die Auswerteeinheit könnte den undefinierten Wert für die erste Distanz 7 erkennen und die für diese Ausstrahlungsrichtung 3 bestimmten Daten verwerfen. Vorzugsweise wird eine Bestimmung des Winkels α sowie der ersten Distanz 7 und der zweiten Distanz 10 nur dann durchgeführt, wenn der Laserstrahl 3 auf den Laserempfänger 8 trifft. Dazu weist ein erfindungsgemäßes System vorzugsweise ferner eine Auftrefferkennungseinheit zur Signalisierung der Auswerteeinheit, wenn der Laserstrahl 3 auf den Laserempfänger 8 trifft, auf. Die Auftrefferkennungseinheit kann entweder einen am Laserempfänger 8 angeordneten Sensor zur Erfassung des auf den Laserempfänger 8 auftreffenden Laserstrahls 3 oder einen Sensor zur Erfassung des von dem Laserempfänger 8 reflektierten Laserstrahls aufweisen. Letzteres ist beispielsweise möglich, wenn die Auftrefferkennungseinheit zusammen mit dem Rotationslaser 2 in einer Einheit angeordnet ist.
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In Abhängigkeit von der geforderten Genauigkeit bei der Bestimmung des Winkels α, kann ein Sensor zur Erfassung des auf den Laserempfänger 8 auftreffenden Laserstrahls 3 als ein Zeilensensor, der horizontal mit einer definierten Position im Laserempfänger 8 angeordnet ist, ausgeführt sein. Mit dieser möglichen Ausführungsform des Sensors kann der genaue Auftreffort des Laserstrahls 3 auf dem Laserempfänger 8 erfasst werden, ohne den Erfassungsbereich des Laserempfängers 8 durch Reduzierung der horizontalen Abmessung des Laserempfängers 8 einschränken zu müssen.
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Bevorzugterweise wird die Winkelbestimmungseinheit zur Bestimmung des Winkels α sowie die erste und zweite Messeinheit zur Bestimmung der ersten Distanz 7 und der zweiten Distanz 10 von der Auswerteeinheit veranlasst, wenn die Auftrefferkennungseinheit der Auswerteeinheit ein Auftreffen des Laserstrahls 3 auf dem Laserempfänger 8 signalisiert. Wurde ein Auftreffen des Laserstrahls 3 auf dem Laserempfänger 8 signalisiert, folgt vorzugsweise ein Ausrichten der ersten Messeinrichtung auf den zuvor von der Winkelbestimmungseinheit bestimmten Winkel α, so dass die erste Messeinrichtung auf den Laserempfänger 8 als Ziel ausgerichtet ist und die erste Distanz 7 von der ersten Messeinrichtung bestimmt werden kann. Weiterhin signalisiert die Auswerteeinheit mittels der Kommunikationseinrichtung der zweiten Messeinrichtung die zweite Distanz 10 zu bestimmen und, wenn alle Daten in der Rotationslasereinheit 1 gespeichert und/oder auf einem Display angezeigt werden, die Daten an die Auswerteeinheit zu übertragen.
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Neben einer Speicherung und/oder Darstellung der gemessenen Geländedaten in der Rotationslasereinheit 1 ist es auch möglich die Geländedaten in der Empfängereinheit 9 zu speichern und/oder auf einem Display darzustellen. Dazu werden die Winkel- und ersten Distanzdaten mittels der Kommunikationseinrichtung von der Rotationslasereinheit 1 zur Empfängereinheit 9 übertragen und dort mit den zweiten Distanzdaten zusammengefasst sowie mit den bekannten absoluten Positionskoordinaten der Rotationslasereinheit 1 in absolute Positionskoordinaten umgerechnet oder es werden bereits die absoluten Positionskoordinaten an die Empfängereinheit 9 übertragen.
