DE102016200188B4

DE102016200188B4 - Lasergerät und Laserstrahldetektor zum Detektieren von Licht eines Laserstrahlgeräts

Info

Publication number: DE102016200188B4
Application number: DE102016200188.4A
Authority: DE
Inventors: Lars Schumacher; Karsten Woll
Original assignee: Trimble Kaiserslautern GmbH
Current assignee: Spectra Precision Kaiserslautern De GmbH
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2016-01-11
Publication date: 2022-06-15
Anticipated expiration: 2036-01-12
Also published as: US10066935B2; CN105806322B; US20180340771A1; DE102016200188A1; US20160209209A1; CN105806322A

Abstract

Ein Lasergerät zum Unterstützen einer Arbeit auf einer Baustelle, umfassendeine Lasereinheit, konfiguriert zum Aussenden eines Laserstrahls;ein optisches Element, angeordnet zum Rotieren des Laserstrahls um eine Rotationsachse; undeinen Sender, konfiguriert zum Senden eines Kommunikationssignals über eine Schnittstelle, an einen Empfänger eines Laserstrahldetektors, wobeidas Kommunikationssignal Informationen über ein Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls bereitstellt, und wobeider Sender konfiguriert ist zum kontinuierlichen Senden des Kommunikationssignals über die Schnittstelle an den Empfänger, während der Laserstrahl rotiert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lasergerät und einen Laserstrahldetektor, sowie entsprechende Verfahren und insbesondere ein Lasergerät zum Unterstützen einer Arbeit auf einer Baustelle und einen Laserstrahldetektor zum Detektieren von Licht eines Laserstrahls, der um eine Rotationsachse eines Lasergeräts rotiert.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Auf Baustellen werden verschiedene Arten von Messinstrumenten verwendet zum Messen von Abständen und Winkeln zwischen Objekten. Mehrere herkömmliche Messinstrumente, wie zum Beispiel Baulaser oder Vermessungsinstrumente, verwenden Laserlichtquellen zum Messen eines Abstands, zum Messen einer Position eines Objekts, zum Kennzeichnen einer Richtung oder zum Kennzeichnen einer Ebene im Raum.
Spezielle Messinstrumente, wie zum Beispiel ein Neigungslaser, eine Nivellierungsvorrichtung oder Lasernivellierungsvorrichtung, deren Funktionen gewöhnlich in einem Baulaser enthalten sind, messen beispielsweise mit Hilfe einer Nivellierungsregel Unterschiede in Höhe und etablieren Höhenhorizonte. Beispielsweise umfasst eine Nivellierungsvorrichtung ein Zielteleskop, das unter Verwendung einer Libelle oder eines Pendelkompensators orthogonal zur Lotrichtung angeordnet werden kann. Zusätzlich zu der Messung von Positionen, insbesondere Höhenunterschieden, können horizontale Ebenen oder vertikale Ebenen oder geneigte Ebenen eingerichtet werden, beispielsweise durch Rotieren eines Laserstrahls.
Unterschiedliche Detektoren auf Grundlage der Photodetektion des ausgestrahlten Laserlichts der Messinstrumente sind bekannt. Beispielsweise beschreibt WO 2006/048007 A1 einen Lichtstrahlempfänger zum Analysieren des Empfangs der Lichtstrahlen mittels einer Vielzahl von Lichtstrahldetektorelementen und Integrierern für lichtstrahlelement-basierte Signale, sowie einen lichtleitenden Stab. Andere Detektoren enthalten ein Positionierungsgerät zum Detektieren von Licht eines fächerförmigen bzw. aufgefächerten Laserstrahls, was in WO 2009/154625 A1 beschrieben wird.
WO 2012 062 746 A1 beschreibt ein Konstruktionslasersystem aus mindestens einem eine Lasereinheit und ein rotierbares Umlenkmittel aufweisenden Rotationslaser zur Emission eines rotierenden Laserstrahls.
Auf großen Baustellen können mehrere Lasersysteme gleichzeitig verwendet werden, wobei jedes ein Lasergerät, das Laserlicht ausstrahlt, und einen Laserstrahldetektor umfassen kann.
Deshalb gibt es ein Problem, dass ein Detektor von Laserlicht von unterschiedlichen Lasergeräten getroffen werden kann, das heißt, durch ein Lasergerät, das tatsächlich nicht im Zusammenhang steht mit dem Detektor und dann fälschlicherweise als eine Referenz verwendet werden kann.
Demgemäß gibt es einen Bedarf, dass ein Detektor in der Lage ist, das Lasergerät zu identifizieren, welches das Licht, das der Detektor detektiert bzw. erfasst, aussendet. Mit anderen Worten, es ist wünschenswert, dass der Detektor sein Partnerlasergerät erkennt, wobei das Paar ein entsprechendes Lasersystem bildet.
Ferner ist es wünschenswert, da potentiell mehrere Lasersysteme von Lasergerät und Detektoren vom gleichen Hersteller auf der gleichen Baustelle verwendet werden können, dass es ermöglicht wird, zwischen Lasersystemen zu unterscheiden und eine individuelle Eigenschaft, wie zum Beispiel einen „Fingerabdruck“, für jedes System bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Zumindest eines dieser Ziele wird erreicht durch ein Lasergerät nach Patentanspruch 1, einen Laserstrahldetektor nach Patentanspruch 7, und/oder Verfahren nach den Patentansprüchen 12 bzw. 13.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Lasergerät zum Unterstützen einer Arbeit auf einer Baustelle eine Lasereinheit, die konfiguriert ist zum Aussenden eines Laserstrahls. Ferner umfasst das Lasergerät ein optisches Element, das angeordnet ist zum Rotieren des Laserstrahls um eine Rotationsachse, sowie einen Sender, der konfiguriert ist zum Aussenden eines Kommunikationssignals über eine Schnittstelle, beispielsweise eine Funkschnittstelle, an einen Empfänger eines Laserstrahldetektors. Das Kommunikationssignal stellt Informationen bereit über ein Rotationsmuster des rotierenden bzw. sich drehenden Laserstrahls. Demgemäß kann eine Information über ein Rotationsmuster, was aus dem den Laserstrahl rotierenden optischen Element folgt, über eine Schnittstelle an einen Laserstrahldetektor bereitgestellt werden, sodass der Laserstrahldetektor das Lasergerät durch sein Rotationsmuster identifizieren kann.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst das Lasergerät ferner einen Controller, konfiguriert zum Steuern des Rotationsmusters des Laserstrahls durch Erhöhen oder Verringern der Rotationsgeschwindigkeit des optischen Elements. Demgemäß kann die Rotationsgeschwindigkeit verändert werden, sodass das gleiche Lasergerät unterschiedliche sich identifizierende Rotationsmuster zu unterschiedlichen Zeiten verwenden kann, um es klar von anderen Lasergeräten mit anderen Rotationsmustern unterscheidbar zu machen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform stellt das Kommunikationssignal mindestens eines bereit von der vorliegenden Rotationsgeschwindigkeit des optischen Elements, dem Vorzeichen einer Beschleunigung der Rotation, einem Zeitpunkt, an dem der nächste Wechsel bzw. Änderung des Vorzeichens der Beschleunigung der Rotation auftritt, und einer maximalen oder minimalen Rotationsgeschwindigkeit, bei der der nächste Wechsel des Vorzeichens einer Beschleunigung der Rotation auftritt. Demgemäß können unterschiedliche Eigenschaften im Rotationsmuster signalisiert werden über das Kommunikationssignal an den Laserstrahldetektor, um die Bereitstellung einer individualisierten Eigenschaft zu ermöglichen, die sich unterscheidet von anderen Rotationsmustern.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Sender konfiguriert zum kontinuierlichen Aussenden des Kommunikationssignals über die Schnittstelle an den Empfänger, während der Laserstrahl rotiert. Demgemäß ist es möglich, dass das Rotationsmuster individuell angepasst wird durch kontinuierliches Ändern der Rotationsgeschwindigkeit, sodass ein komplexes Rotationsmuster mit kontinuierlich variierender Rotationsgeschwindigkeit bereitgestellt werden kann, was eine eindeutige Zuordnung des detektierten Lichts eines Laserstrahls zu einem laserlichtemittierenden Lasergerät ermöglicht.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das optische Element gesteuert, um seine Rotationsgeschwindigkeit zu ändern, und so die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Laserstrahls auf einen vorbestimmten Wert zu ändern. Beispielsweise wird das optische Element gesteuert, die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Laserstrahls auf einen ersten vorbestimmten Wert zu erhöhen, und dann die Rotationsgeschwindigkeit auf einen zweiten vorbestimmten Wert zu verringern. Demgemäß kann ein Rotationsmuster detektiert werden, indem die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationslaserstrahls einen vorbestimmten Wert erreicht, wobei diese Eigenschaft dann in Zusammenhang gesetzt werden kann mit dem Lasergerät, das das optische Element umfasst.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst das Lasergerät ferner einen Zufallsgenerator, der konfiguriert ist zum Erzeugen einer Zufallszahl und zum Anpassen der Änderungsrate der Rotationsgeschwindigkeit auf die Zufallszahl. Demgemäß kann, durch Verwenden einer Zufallszahl und durch entsprechendes Ändern der Rotationsgeschwindigkeit, das heißt, Anpassen der Änderungsrate der Rotationsgeschwindigkeit auf eine zufällige Art und Weise, ein Zufallsrotationsmuster erzeugt werden, und gleichzeitig ein Übertragen der Information desselben über die Schnittstelle, sodass ein stark individualisiertes Rotationsmuster es fast unmöglich macht, das falsche Lasergerät dem Laserstrahldetektor zuzuordnen.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung betrifft einen Laserstrahldetektor zum Detektieren von Licht eines Laserstrahls, der um eine Rotationsachse rotiert. Ein Laserstrahldetektor umfasst einen Photodetektor, der konfiguriert ist zum Ausgeben eines Detektionssignals, wenn er durch Laserlicht bestrahlt wird, sowie einen Empfänger, der konfiguriert ist zum Empfangen eines Kommunikationssignals von einem Sender eines Lasergeräts über eine Schnittstelle, wobei das Kommunikationssignal Information bereitstellt über ein Rotationsmuster eines rotierenden Laserstrahls. Ferner umfasst der Laserstrahldetektor einen Bestimmer bzw. eine Bestimmeinheit, der konfiguriert ist zum Bestimmen, ob das Laserlicht zu dem Laserstrahl gehört, der durch das Lasergerät emittiert bzw. ausgestrahlt wurde, durch Vergleichen eines Musters, bewirkt durch eine Sequenz von Detektionssignalen von dem Photodetektor, mit der Information über das Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls, bereitgestellt durch das Kommunikationssignal. Demgemäß kann eine Information über ein Rotationsmuster, das von dem optischen Element, das den Laserstrahl rotiert, resultiert, bereitgestellt werden über eine Schnittstelle an einen Laserstrahldetektor, sodass der Laserstrahldetektor das Lasergerät durch dieses Rotationsmuster identifizieren kann.
Gemäß einer der anderen Ausführungsformen ist der Bestimmer des Laserstrahldetektors konfiguriert zum kontinuierlichen Vergleichen des Musters, das bewirkt wird durch, d.h. erhalten wird von, der Frequenz von Detektionssignalen mit der Information über das Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls, bereitgestellt durch das Kommunikationssignal, um den Laserstrahldetektor auf das Lasergerät einzustellen. Demgemäß können, durch kontinuierliches Vergleichen der Muster, schnelle Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit detektiert werden, sodass individualisierte und stark charakteristische Muster, beispielsweise mit zufälligen Beschleunigungen in der Rotation, realisiert werden können. Insbesondere ist es sehr unwahrscheinlich, dass solch ein Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls zufällig das gleiche ist wie ein Rotationsmuster eines rotierenden Laserstrahls eines unterschiedlichen Lasergeräts.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Empfänger des Laserstrahldetektors konfiguriert zum kontinuierlichen Empfangen des Kommunikationssignals über die Schnittstelle von dem Sender, während der Laserstrahl rotiert. Demgemäß können kontinuierliche Änderungen in der Rotationsgeschwindigkeit über die Schnittstelle signalisiert werden, was das Rotationsmuster sehr charakteristisch macht.
Gemäß einer anderen Ausführungsform stellt das empfangene Kommunikationssignal mindestens eines bereit von der vorliegenden Rotationsgeschwindigkeit des optischen Elements, dem Vorzeichen einer Beschleunigung einer Rotation, einem Zeitpunkt, an dem der nächste Wechsel des Vorzeichens einer Beschleunigung der Rotation auftritt, und einer maximalen oder minimalen Rotationsgeschwindigkeit, bei der die nächste Änderung bzw. der nächste Wechsel des Vorzeichens einer Beschleunigung der Rotation auftritt. Demgemäß können unterschiedliche Eigenschaften bzw. Charakteristiken in dem Rotationsmuster über das Kommunikationssignal an den Laserstrahldetektor signalisiert werden, um die Bereitstellung einer individualisierten Eigenschaft zu ermöglichen, die sich von anderen Rotationsmustern unterscheidet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Bestimmer des Laserstrahldetektors konfiguriert zum Ableiten von mindestens einem von der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Laserstrahls zu einer spezifischen Zeit und einer Beschleunigung der Rotation von dem Muster, bewirkt durch die Sequenz von Detektionssignalen, oder zum Ableiten einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Laserstrahls auf einen ersten vorbestimmten Wert, und dann einer Verringerung in der Rotationsgeschwindigkeit auf einen zweiten vorbestimmten Wert. Demgemäß kann ein Rotationsmuster detektiert werden, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationslaserstrahls einen vorbestimmten Wert erreicht, wobei diese Eigenschaft somit in Zusammenhang gestellt werden kann mit dem Lasergerät, das das optische Element umfasst und die gleichen Rotationen durchführt.
Eine andere Ausführungsform ist auf ein Lasersystem gerichtet, das ein Lasergerät mit mindestens einigen der oben erwähnten Merkmale eines Lasergeräts und einen Laserstrahldetektor mit mindestens einigen der oben erwähnten Merkmale eines Laserstrahldetektors umfasst.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Unterstützen einer Arbeit auf einer Baustelle ein Aussenden eines Laserstrahls durch eine Lasereinheit eines Lasergeräts, Rotieren des Laserstrahls um eine Rotationsachse durch ein optisches Element und Übertragen eines Kommunikationssignals über eine Schnittstelle von dem Lasergerät an einen Empfänger eines Laserstrahldetektors, wobei das Kommunikationssignal eine Information bereitstellt über ein Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Identifizieren von Licht eines Laserstrahls, der um die Rotationsachse rotiert, ein Detektieren von Laserlicht, das auf einen Photodetektor strahlt; Ausgeben eines Detektionssignals von dem Photodetektor, getriggert durch das aufgestrahlte Laserlicht; Empfangen eines Kommunikationssignals von einem Sender eines Lasergeräts über eine Schnittstelle, wobei das Kommunikationssignal eine Information bereitstellt über ein Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls; und Bestimmen, ob das Laserlicht zu dem Laserstrahl gehört, der ausgesendet wird durch das Lasergerät durch Vergleichen eines Musters, das bewirkt wird durch eine Sequenz von Detektionssignalen von dem Photodetektor durch die Information über das Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls, bereitgestellt durch das Kommunikationssignal.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Program offenbart, das Instruktionen enthält, die ausgebildet sind, bei einer Datenverarbeitungseinrichtung die Betriebsschritte von einem der oben beschriebenen Verfahren zu steuern.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein computerlesbares Medium offenbart, auf dem ein Program enthalten ist, wobei das Programm einen Computer dazu bringt, eines der obigen Verfahren auszuführen.
Zusätzliche vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen offenbart und insbesondere in ihren Kombinationen sowie in der unten folgenden detaillierten Beschreibung.
Figurenliste

1 zeigt ein Lasergerät einer Ausführungsform.
2 zeigt einen Laserstrahldetektor einer Ausführungsform.
3 zeigt Schritte eines Verfahrens zum Unterstützen einer Arbeit auf einer Baustelle.
4 zeigt Schritte eines Verfahrens zum Identifizieren von Licht eines Laserstrahls, der um die Ausbreitungsachse rotiert.
5 zeigt ein Lasersystem, das ein Lasergerät und einen Laserstrahldetektor umfasst.
6 zeigt ein Beispiel eines Musters, gemäß dem die Rotationsgeschwindigkeit eines Laserstrahls verändert wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Es wird bemerkt, dass die folgende Beschreibung mehrere Beispiele enthält, und nicht als die Erfindung begrenzend interpretiert werden soll.
1 stellt Elemente eines Lasergeräts 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar. Das Lasergerät 100 kann ein Baulaser oder Rotationslaser sein, beispielsweise ein Nivellierungslaser und Neigungslaser (Level Laser und Grade Laser), der auf einer Baustelle zu verwenden ist, um Ebenen anzuzeigen, wie zum Beispiel eine geneigte Ebene oder horizontale Ebene oder vertikale Ebene, oder um eine Richtung oder Position anzuzeigen. Speziell umfasst das Lasergerät 100 von 1 eine Lasereinheit 110, ein optisches Element 120 und einen Sender 140.
Die Lasereinheit 110 umfasst einen Laser, bevorzugt einen Halbleiterlaser im Rot/Infrarot-Bereich, und ist konfiguriert zum Aussenden eines Laserstrahls, d.h., kohärentes Licht mit im Grunde der gleichen Wellenlänge, was in die gleiche Richtung ausgestrahlt bzw. emittiert wird.
Das optische Element 120 ist angeordnet, um den Laserstrahl, der durch die Lasereinheit 110 ausgesendet wird, um eine Rotationsachse 130 zu rotieren. Beispielsweise umfasst das optische Element einen Strahlteiler, z.B. ein Penta-Prisma oder anderen Strahlteilerwürfel, der Teile des Laserlichts in eine Richtung orthogonal zu der Rotationsachse reflektiert und Teile des Laserlichts in der Richtung der Rotationsachse durchlässt. Das Verhältnis von reflektiertem und durchgelassenem Licht hängt ab von den Reflektions-/Transmissionseigenschaften des Strahlteilerwürfels.
Anstatt eines Strahlteilerwürfels, kann auch ein Spiegel oder ähnliches verwendet werden zum Reflektieren des Lichts. Das Laserlicht, das orthogonal zur Rotationsachse 130 reflektiert wird, wird durch Bezugszeichen 190 gekennzeichnet. Es wird ferner durch Bezugszeichen 160 gekennzeichnet, dass wenn das optische Element sich dreht, der Laserstrahl eine Ebene aufspannt, zu der die Rotationsachse 130 orthogonal ist. In diesem Betriebsmodus können horizontale oder vertikale Ebenen optisch erzeugt werden, um in der Erstellung von Wänden und Decken zu assistieren.
In einem anderen Betriebsmodus kann das durch den Strahlteilerwürfel durchgehende Licht 130 durch eine zylindrische Linse durchgehen, sodass das Licht fächerartig wird. Ferner kann durch Rotieren des fächerartigen Laserstrahls ein Lichtkegel erzeugt werden (für Details siehe WO 2009/154625 A1 ). Dieser Modus kann verwendet werden zum leichteren Detektieren des Zentrums des Kegels 180, d.h., der Rotationsachse. In diesem Beispiel ist die Rotationsachse 130 auch die Ausbreitungsachse des Lichts des fächerartigen Laserstrahls.
Unterschiedliche Arten, um eine Rotation des Laserstrahls unter Verwendung eines optischen Elements zu erreichen, sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann das optische Element, in diesem Beispiel der Strahlteilerwürfel, angeordnet werden auf einer Stützeinheit und durch einen Elektromotor rotiert werden. Ein Beispiel der mechanischen Anordnung wird in US 2013 / 0 111 770 A1 dargestellt, die durch Bezugnahme enthalten ist.
Der Sender 140 sendet ein Kommunikationssignal. Das Kommunikationssignal wird über eine Schnittstelle an einen Empfänger eines Laserstrahldetektors gesendet. Ein Beispiel eines Laserstrahldetektors wird mit Bezug auf 2 diskutiert und ein anderes Beispiel in Bezug auf 5. Wie schematisch in 1 und 5 dargestellt, kann der Sender 140 eine Antenne umfassen, die eine Funkschnittstelle bildet, aber ist darauf nicht begrenzt.
Die Schnittstelle kann eine Funkschnittstelle oder eine optische Schnittstelle abhängig von der Art des Senders sein. Beispielsweise kann der Sender ein Infrarot-(IR)-Sender sein, sodass der IR-Sender IR-Licht über die IR-Schnittstelle an einen IR-Empfänger sendet. Bevorzugt ist der Sender ein Funksender und die Schnittstelle, d.h., Funkschnittstelle, verwendet eine etablierte drahtlose Technologie, wie zum Beispiel Bluetooth oder eine Art von Wi-Fi, z.B. IEEE802.11. Der Vorteil eines Sendens des Kommunikationssignals über eine Funkschnittstelle ist der, dass die Funkkommunikation nicht abhängt von einer freien Sichtlinie zwischen Sender und Empfänger.
In einem Beispiel kann der Sender ein Transceiver sein für eine bidirektionale Kommunikation. Es kann vorteilhaft sein, nicht nur ein Kommunikationssignal in nur eine Richtung zu senden, sondern auch eine Bestätigung oder Nicht-Bestätigung von dem Empfänger des gesendet Kommunikationssignals zu empfangen. Andere Funktionen sind auch denkbar, wie zum Beispiel, dass der Empfänger den Sender 140 des Lasergeräts 100 auffordert, Informationen zu senden, wie zum Beispiel Informationen in einem Kommunikationssignal, wenn er eine Aufforderung bekommt.
Das Kommunikationssignal stellt speziell Informationen über ein Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls bereit, der von dem Lasergerät 100 emittiert wird. In einem einfachen Fall, wenn das optische Element gesteuert wird, um den Laserstrahl mit 600 Rotationen pro Minute (rpm; auch manchmal Umdrehungen pro Minute) zu rotieren, sendet der Sender ein Kommunikationssignal, das kennzeichnet, dass die Rotationsgeschwindigkeit 600 rpm ist. Dieses Kommunikationssignal wird bevorzugt über die oben erwähnte Funkschnittstelle, beispielsweise als Folge von Bits, gesendet und am Empfänger des Laserstrahldetektors empfangen. Der Laserstrahldetektor, der den Empfänger enthält, wird dann wissen, wenn er Laserlicht detektiert, das periodisch 600 mal pro Minute auf ein Photodetektorelement auftrifft, dass das Laserlicht zu dem Lasergerät 100 gehört. Details über den Laserstrahldetektor werden unten mit Bezug auf 2 diskutiert.
Eine Zusammenfassung des Betriebs des Lasergeräts 100 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 gegeben, die Schritte eines Verfahrens zum Unterstützen einer Arbeit auf einer Baustelle darstellt. Es muss nicht extra gesagt werden, dass das Verfahren von 3 durch das Lasergerät 100 ausgeführt werden kann.
In einem ersten Schritt 310 des in 3 gezeigten Flussdiagramms wird, wenn der Betrieb aufgenommen wird, ein Laserstrahl ausgesandt. Der Laserstrahl wird durch die Lasereinheit 110 ausgesendet bzw. emittiert, die einen Halbleiterlaser umfassen kann.
In einem zweiten Schritt 320 wird der Laserstrahl um die Achse 130 rotiert, wobei das optische Element 120 die Richtung des Laserstrahls definiert, nämlich, ob der Laserstrahl rechtwinklig bzw. orthogonal zu der Rotationsachse reflektiert wird, wie durch Bezugszeichen 190 gekennzeichnet, und/oder durchgelassen wird ohne Reflektion in eine Richtung der Rotationsachse 130 (siehe 1).
In einem dritten Schritt 330 wird das oben erwähnte Kommunikationssignal über die Schnittstelle von dem Lasergerät an den Empfänger übertragen. Insbesondere wird das Kommunikationssignal kontinuierlich gesendet, sodass der Empfänger kontinuierlich mit neuer Information über das Rotationsmuster, beispielsweise wie und ob das Rotationsmuster sich ändert, aktualisiert wird.
In dem obigen Beispiel wurde ein einfaches Rotationsmuster von 600 rpm betrachtet. Es wird verstanden, dass falls mehrere Lasergeräte und Laserstrahldetektorenpaare verwendet werden auf einer Baustelle und die typische Rotationsgeschwindigkeit zwischen 540 und 640 rpm ist, der „Fingerabdruck“ des 600 rpm Musters nicht sehr einzigartig sein wird, und es eine Gefahr gibt, dass zwei Lasergeräte ähnliche Rotationsgeschwindigkeiten verwenden. Deshalb kann der „Fingerabdruck“ des Lasergeräts 100 ferner verbessert werden durch Ändern des Rotationsmusters während der Laserstrahl rotiert.
Beispielsweise wird das Rotationsmuster des Laserstrahls gesteuert, beispielsweise durch einen Lasergerätcontroller, wie zum Beispiel den Controller 550 von 5, was im Einzelnen weiter unten beschrieben wird, um die Rotationsgeschwindigkeit des optischen Elements zu erhöhen oder zu erniedrigen und so auch den Laserstrahl. Beispielsweise kann die Rotationsgeschwindigkeit hochgefahren werden von 560 rpm auf 640 rpm in einer gewissen Zeitspanne und/oder in der gleichen oder unterschiedlichen Zeitspanne heruntergefahren werden von 640 rpm auf 560 rpm. Ein detailliertes Beispiel davon wird später mit Bezug auf 6 beschrieben.
Um den Laserstrahldetektor 200 über eine Rotationsgeschwindigkeitsänderung zu informieren, d.h., der Beschleunigung der Rotation, was positiv oder negativ (Abbremsung) sein kann, ist es möglich, den Empfänger des Laserstrahldetektors mit passender Information in dem Kommunikationssignal bereitzustellen.
Beispielsweise stellt das Kommunikationssignal mindestens eines bereit von der momentanen Rotationsgeschwindigkeit des optischen Elements, dem Vorzeichen einer Beschleunigung der Rotation, einen Zeitpunkt, bei dem die nächste Änderung des Vorzeichens einer Beschleunigung der Rotationsgeschwindigkeit auftritt, und einer maximalen oder minimalen Rotationsgeschwindigkeit, bei der die nächste Änderung des Vorzeichens einer Beschleunigung der Rotation auftritt. Es ist klar, dass es nicht notwendig ist, all diese Informationselemente zu übertragen, und insbesondere diese zur gleichen Zeit zu übertragen in dem gleichen Kommunikationssignal, da nicht alle Informationen gebracht werden und mehrere Kommunikationssignale verwendet werden können, um benötigte Information zu übermitteln.
Beispielsweise kann das Kommunikationssignal die momentane Rotationsgeschwindigkeit, wie zum Beispiel 560 rpm, enthalten, sowie die Information, dass bei Zeit t1 640 rpm erreicht werden sollen. Diese Information ist beispielsweise ausreichend, falls die Rotationsgeschwindigkeit des optischen Elements 120 kontinuierlich (linear) erhöht wird von 560 rpm auf 640 rpm in der Zeit von t0 bis t1, was gesteuert werden kann durch den Controller, der das optische Element 120 demgemäß ansteuert.
In einem Beispiel sollte, je öfter die Rotationsgeschwindigkeit verändert wird, d.h. je komplexer das Rotationsmuster wird, desto öfter das Kommunikationssignal über die Schnittstelle, bevorzugt die Funkschnittstelle, übertragen werden. Deshalb ist es vorteilhaft, das Kommunikationssignal kontinuierlich zu übertragen, beispielsweise alle 100 ms oder jedesmal, wenn der Controller eine Änderung der Rotationsgeschwindigkeit dem rotierenden optischen Element anzeigt, was über die Schnittstelle an den Empfänger erfolgt, während der Laserstrahl rotiert. Demgemäß kann sichergestellt werden, dass selbst komplexe Muster am Laserstrahldetektor detektiert werden können und vor allem im Zusammenhang stehen mit dem richtigen Lasergerät, das das detektierte Laserlicht aussendet.
Als Nächstes wird der Laserstrahldetektor, der in 2 dargestellt ist, detaillierter erklärt. 2 stellt Elemente des Laserstrahldetektors 200 zum Detektieren von Licht eines Laserstrahls dar, der um eine Rotationsachse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung rotiert, umfassend den Photodetektor 210, den Empfänger 220 und den Bestimmer 230.
Der Photodetektor 210 ist konfiguriert zum Ausgeben eines Detektionssignals, wenn er durch Laserlicht bestrahlt wird. Das bedeutet, dass der Photodetektor mindestens ein Photodetektorelement mit einer Photodiode beispielsweise umfasst.
In einer spezifischen Ausführungsform kann der Laserstrahldetektor 200 einen Photodetektor 210 mit einer Struktur, wie in WO 2006/048007 A1 dargelegt, aufweisen, die hier unter Bezugnahme enthalten ist. Beispielsweise kann, wie in dem Fall von WO 2006/048007 A1 , der Photodetektor 210 Photodioden umfassen, die an Enden eines lichtleitenden Stabs oder eines Lichtstabs platziert sind. Solch ein Photodetektoraufbau ermöglicht eine Lichtdetektion über mehrere Zentimeter unter Verwendung von nur zwei Photodioden. Alternativ kann der Photodetektor 210 eine einfache lineare Anordnung von Photodetektorelementen umfassen, oder der Photodetektor 210 kann wie in WO 2009/154625 A1 diskutiert, die durch Bezugnahme auch enthalten ist, strukturiert sein.
Es wird erkannt, dass der Photodetektor 210 ein Detektionssignal ausgibt, wenn er durch Laserlicht bestrahlt wird, das gewöhnlich unabhängig von dem Laserlicht ist, das von dem spezifischen Lasergerät ausgesandt wird, da die Lasergeräte, die auf einer Baustelle verwendet werden, lichtähnliche Wellenlängen verwenden. Ferner triggert, wie oben dargelegt, ein rotierender Laserstrahl eines Lasergeräts eine Abfolge von Detektionssignalen, beispielsweise gibt ein Laserstrahl, der mit 600 rpm rotiert und auf den Photodetektor 600 mal pro Minute auftrifft, eine Abfolge bzw. Sequenz von Detektionssignalen aus, die dem Rotationsmuster mit Rotationsgeschwindigkeit von 600 rpm entspricht.
Um dem Laserstrahldetektor 200 anzudeuten, welche Art von Rotationsmuster zu erwarten ist, umfasst der Laserstrahldetektor den Empfänger 220, der von dem Lasergerät 100 das Kommunikationssignal empfängt, das Information über das Rotationsmuster bereitstellt, das von dem Lasergerät 100 verwendet wird. Mit anderen Worten, empfängt der Empfänger 220 einen „Fingerabdruck“ des Lasergeräts 100 über das Kommunikationssignal, für den der Laserstrahldetektor 200 dann nach einer Sequenz von Detektionssignalen suchen kann.
Im Einzelnen ist der Empfänger 220 konfiguriert, ein Kommunikationssignal von dem Sender 140 des Lasergeräts 100 über eine Schnittstelle, bevorzugt eine Funkschnittstelle, zu empfangen, wobei das Kommunikationssignal Information über das Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls bereitstellt. Insbesondere ist die Information eine Vorhersage des Rotationsverhaltens, gemäß dem das optische Element durch den Controller des Lasergeräts 100 gesteuert wird.
Ähnlich zur obigen Diskussion mit Bezug auf den Sender 140, kann der Empfänger 220 ein Funkempfänger sein, falls eine Funkschnittstelle verwendet wird, und kann als Transceiver konfiguriert sein, falls er bidirektionale Kommunikationsfunktionen umfasst, wie zum Beispiel ein Anfordern von Information von dem Lasergerät 100 oder Aussenden einer Bestätigung, dass ein Kommunikationssignal empfangen wurde.
Demgemäß erhält der Empfänger 220 einen Hinweis auf das Rotationsmuster, das im Zusammenhang steht mit der Sequenz von Detektionssignalen, wobei die empfangene Information und die Sequenz der Detektionssignale dann verwendet werden kann, um zu sehen, ob das empfangene Rotationsmuster, gekennzeichnet in dem Kommunikationssignal, enthalten ist in der Sequenz von Detektionssignalen, was kennzeichnen würde, dass das detektierte Licht von dem gleichen Lasergerät stammt, welches das Kommunikationssignal gesendet hat.
Im Einzelnen bestimmt der Bestimmer 230, ob das Laserlicht zu dem Laserstrahl gehört, der von dem Lasergerät 100 ausgesandt wird durch Vergleichen eines Musters, bewirkt durch eine Sequenz von Detektionssignalen von dem Photodetektor 210, mit der Information über das Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls, bereitgestellt durch das Kommunikationssignal, das empfangen wird von dem Empfänger 220.
Mit anderen Worten, analysiert der Bestimmer 230 die Sequenz von Detektionssignalen von dem Photodetektor 210 durch Versuchen, ein Muster zu finden, das mit dem Rotationsmuster übereinstimmt, das in dem Kommunikationssignal enthalten ist. Sobald eine Übereinstimmung erhalten wird, hat der Laserstrahldetektor 200 das Lasergerät identifiziert, welches das Laserlicht ausgesandt hat.
In einer Ausführungsform ist der Bestimmer 230 konfiguriert zum kontinuierlichen Vergleichen des Musters, das durch die Sequenz bzw. Abfolge von Detektionssignalen bewirkt wird, mit der Information über das Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls, das bereitgestellt wird durch das Kommunikationssignal von dem Lasergerät. Für ein kontinuierliches Vergleichen kann es ausreichend sein, mindestens alle 30 Sekunden zu vergleichen, ob ein Muster in den Detektionssignalen gefunden werden kann, das dem Rotationsmuster entspricht, das vorher von dem Kommunikationssignal erhalten wurde, das durch den Sender 340 übertragen wird. Falls eine Übereinstimmung gefunden wird, kann der Laserstrahldetektor 200 sich auf das Lasergerät 100 einstellen, sodass ein Lasergerät/Laserstrahldetektor-Paar gebildet wird, wie das in 5 dargestellte.
Um in der Lage zu sein, die Muster kontinuierlich zu vergleichen, kann es notwendig sein, ein Kommunikationssignal kontinuierlich über die Schnittstelle zu empfangen mit einem Hinweis des Rotationsmusters, während der Laserstrahl rotiert. Jedoch wird von der obigen Erklärung von möglichen Informationselementen, enthalten in dem Kommunikationssignal, verstanden werden, dass das Kommunikationssignal Information umfassen kann, die erklärt, wie das Rotationsmuster sich über eine gewisse Zeitspanne, wie zum Beispiel mehr Minuten, verändert. Ein Beispiel, das zeigt, wie ein Rotationsmuster sich über Zeit verändern kann, ist mit Bezug auf 6 unten diskutiert.
In einer Ausführungsform ist der Bestimmer 230, der Informationen von dem Fotodetektor 210 und von dem Empfänger 220, wie in 2 gezeigt, erhält, derart konfiguriert, dass die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Laserstrahls zu einer spezifischen Zeit aus dem Muster, das bewirkt wird durch die Sequenz von Detektionssignalen, abgeleitet wird oder/und eine Beschleunigung der Rotation von dem Muster, das durch die Sequenz von Detektionssignalen bewirkt wird, abgeleitet wird. Alternativ oder zusätzlich ist der Bestimmer 230 konfiguriert zum Ableiten einer Erhöhung in der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Laserstrahls auf einen ersten vorbestimmten Wert und dann eine Verringerung in der Rotationsgeschwindigkeit auf einen zweiten vorbestimmten Wert.
Falls zusätzlich zu dem Licht des Lasergeräts 100 mit der Rotationsgeschwindigkeit von 600 rpm, beispielsweise, Laserlicht von einem anderen Lasergerät, den Photodetektor trifft, wird die Sequenz von Detektionssignalen eine komplexe Konvolution von mehr als einem Rotationsmuster.
Im Einzelnen wird, wenn Laserlicht von zwei Lasergeräten zur gleichen Zeit durch den Laserstrahldetektor empfangen wird, die Anzahl der Treffer, d.h. resultierenden Detektionssignalen, sich verdoppeln unter der Annahme, dass beide Lasergeräte ungefähr innerhalb des Bereichs von 600 rpm betrieben werden. Deshalb kann eine Mehrdeutigkeit auftreten, und die Sequenz von Detektionssignalen kann nicht leicht einem Lasergerät zugewiesen werden.
Ein einfaches Beispiel, um diese Mehrdeutigkeit zu überwinden, ist es, Lasergeräte in der Nähe des Laserstrahldetektors auf einen Maskenmodus einzustellen. Im Maskenmodus wird Laserlicht nicht über 360° des vollen Kreises, der durch den rotierenden Laserstrahl gekennzeichnet wird, ausgesandt. Beispielsweise emittiert die Lasereinheit nicht konstant Licht in dem 360°-Kreis aber nur in einem Segment des Kreises, wie zum Beispiel 90°, was dabei helfen sollte, den Empfang von Laserlicht von einem nichtinvolvierten Lasergerät zu vermeiden.
Andererseits können, wenn ein Photodetektor verwendet wird auf Grundlage eines linearen Arrays von Photodioden oder ein Photodetektor verwendet wird auf Grundlage des lichtleitenden Stabs mit zwei Dioden, was oben diskutiert wurde, zwei unterschiedliche rotierende Laserstrahlen gewöhnlich unterschieden werden, weil sie den Photodetektor nicht auf der gleichen Position/Höhe (falls vertikal platziert) treffen. Beispielsweise kann in einem linearen Diodenarray der rotierende Laserstrahl eines Lasergeräts die dritte Photodiode triggern, wobei das andere Lasergerät die fünfte Diode triggern kann, sodass Laserlicht von zwei Lasergeräten durch die Position der Photodiode unterschieden werden kann.
Selbst wenn das Laserlicht von zwei Lasergeräten die gleiche Photodiode trifft, können die Detektionssignale, die durch die unterschiedlichen Laserlichter getriggert werden, unterschieden werden durch Auswählen eines Detektionssignals als Startpunkt und Einstellen auf folgende Detektionssignale entsprechend dem erwarteten Muster, das vorher in dem Kommunikationssignal erhalten wurde, was das zukünftige Verhalten der Rotationsgeschwindigkeit und daher wann das Licht den Photodetektor treffen sollte, vorhersagt.
Eine Zusammenfassung der Betriebsabläufe bzw. Arbeitsschritte, die durch den Laserstrahldetektor 200 in 2 zum Identifizieren von Licht eines Laserstrahls, das um eine Rotationsachse rotiert, ausgeführt werden können, wird im Folgenden in Bezug auf 4 gegeben.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren mit Schritten 410 bis 440 darstellt, die ausgeführt werden können durch/in dem Laserstrahldetektor 200.
In einem ersten Schritt 410 wird das Laserlicht eines Lasergeräts, das auf einen Photodetektor gestrahlt wird, detektiert. Hinsichtlich der spezifischen Struktur von passenden Photodetektoren, wird auf die obige Diskussion des obigen Photodetektors 210 Bezug genommen.
In einem zweiten Schritt 420 wird ein Detektionssignal, das durch das ausgestrahlte Laserlicht getriggert wird, ausgegeben. Genauer gesagt, kann jeder Treffer von ausgestrahltem Laserlicht auf den Photodetektor ein Detektionssignal triggern, sodass ein rotierender Laser, der wiederholt über den Photodetektor geht, in einer Sequenz von Detektionssignalen resultiert.
In einem dritten Schritt 430 kann ein Kommunikationssignal, das über eine Schnittstelle gesendet wird, was Informationen über ein Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls bereitstellt, zur gleichen Zeit empfangen werden oder kurz bevor die Sequenz von Detektionssignalen erhalten wird und ausgegeben wird.
In einem vierten Schritt 440 von 4 wird dann bestimmt, ob das Laserlicht zum Laserstrahl gehört, der durch das Lasergerät emittiert wird, durch Vergleichen eines Musters, das bewirkt wird durch die Sequenz von Detektionssignalen, mit der Information über das Rotationsmuster, das bereitgestellt wird durch das Kommunikationssignal. Falls diese Muster übereinstimmen, sollte das Laserlicht zum gleichen Lasergerät gehören, das das Kommunikationssignal übertragen hat.
In 5 wird ein Lasersystem dargestellt, das das Lasergerät 500 und den Laserstrahldetektor 200 umfasst. Das Lasergerät 500 ist ähnlich zu dem Lasergerät 100, aber erklärt die Steuerungsaspekte im Lasergerät im Einzelnen.
Wie aus 5 ersichtlich, steuert der Controller 550 die Funktionen des Lasergeräts 500, was durch Pfeile angezeigt ist. Der erste Pfeil verbindet den Controller 550 mit der Lasereinheit 110, was kennzeichnet, dass der Controller 550 die Lasereinheit 110 an- und ausschaltet. In einem einfachen Modus ist die Lasereinheit 110 immer an zum Emittieren bzw. Aussenden eines Laserstrahls, wenn das optische Element 120 rotiert. Jedoch kann es Fälle geben, in denen es bevorzugt ist, die Lasereinheit 110 von Zeit zu Zeit auszuschalten. Wenn im Maskenmodus gearbeitet wird, ist es insbesondere bevorzugt, die Lasereinheit auszuschalten oder anderweitig das Laserlicht zu gewissen Zeiten zu blockieren, um Laserlicht zu ermöglichen, nur in dem Segment eines Kreises emittiert zu werden und nicht in den vollen 360° des Kreises.
Es wird ferner durch einen Pfeil gezeigt, dass der Controller 550 das optische Element 120 beispielsweise steuert durch Antreiben eines Elektromotors, der verbunden ist über eine Unterstützungseinheit mit dem optischen Element 120, sodass der Elektromotor die Rotation des optischen Elements 120 antreibt.
Des Weiteren kann der Controller 550 über das Rotationsmuster entscheiden, und bevor das optische Element 120 zum Rotieren gemäß dem geplanten Rotationsmuster gebracht wird, können Informationen über das Rotationsmuster dem Sender 140 bereitgestellt werden. Der Sender 140 überträgt dann die Information über das Rotationsmuster in einem Kommunikationssignal über eine Funkschnittstelle an einen Empfänger 220 des Laserstrahldetektors 200. Am Laserstrahldetektor leitet dann der Empfänger 220 diese Information weiter an den Bestimmer 230, der vergleichen wird, ob das erhaltene Rotationsmuster in einer Sequenz von erhaltenen Detektionssignalen vorkommt, die ausgegeben werden von dem Photodetektor 210 an den Bestimmer 230.
Beispielsweise kann das Lasergerät 500 und insbesondere der Controller 550 um ein sehr einzigartiges Muster zu erhalten, einen Zufallszahlgenerator umfassen zum Erzeugen einer Zufallszahl und zum Anpassen der Änderungsrate der Rotationsgeschwindigkeit, d.h. der Beschleunigung der Rotation, an die Zufallszahl. Deshalb wird das Rotationsmuster abhängen von einer Zufallszahlauswahl, was das Muster im Wesentlichen einzigartig macht.
Im Folgenden werden ein spezifisches Muster und Informationen, die mit einem Kommunikationssignal erhalten werden, unter Bezugnahme auf 6 diskutiert.
6 stellt ein Beispiel eines Musters dar, gemäß dem die Rotationsgeschwindigkeit eines Laserstrahls verändert wird. Beispielsweise kann das in 6 dargestellte Muster kommuniziert werden in einem Kommunikationssignal von dem Lasergerät 100 oder 500 an den Laserstrahldetektor 200.
Zur gleichen Zeit kann der Controller 550 dieses Muster verwenden zum Steuern des optischen Elements 120, nämlich zum Starten zur Zeit t0 einer Erhöhung der Rotation pro Minute von 560 rpm, um 640 rpm zur Zeit t1 zu erreichen und dann zum Verringern der Rotationsgeschwindigkeit wieder auf 560 rpm zur Zeit t2. Nachfolgend wird in 6 dargestellt, dass die Rotationsgeschwindigkeit wieder erhöht werden kann auf 640 rpm, aber nun in einem Zeitintervall zwischen t2 und t3, welches länger ist als das Zeitintervall zwischen t0 und t1, was 1-5 Sekunden sein kann. Wenn 640 rpm erreicht wird zur Zeit t3, wird die Rotationsgeschwindigkeit wieder auf 560 rpm verringert, was zur Zeit t4 erreicht werden sollte, wobei nach diesem die Rotationsgeschwindigkeit wieder erhöht wird.
Demgemäß kann der Empfänger 210 des Laserstrahldetektors 200 kontinuierlich die folgende Information über die Funkschnittstelle zwischen dem Lasergerät und dem Laserstrahldetektor erhalten. Beispielsweise können die vorliegende Rotationsgeschwindigkeit, ein Vorzeichen einer Beschleunigung und ein gewisser Zeitpunkt, zu dem das Vorzeichen der Beschleunigung sich ändert, kontinuierlich an den Empfänger des Laserstrahldetektors, beispielsweise zu jedem minimalen und maximalen Wert der Rotation oder alle paar Sekunden, wie zum Beispiel 2 oder 3 Sekunden, übertragen werden.
Mit dieser Information zur Zeit tx kann das Folgende berechnet werden, eine vorliegende Rotationsgeschwindigkeit von ungefähr 600 rpm, die Information, dass die Rotationsgeschwindigkeit sich bei tx erhöht, und dass bei t3 die Beschleunigung ihr Vorzeichen ändert. Bevorzugt sollte ein neuer Zeitpunkt, wann die nächste Vorzeichenänderung auftritt, dann übermittelt werden.
Durch Erhalten der oben erwähnten Information am Empfänger ist es daher für den Laserstrahldetektor möglich, die vorliegende Rotationsgeschwindigkeit zur Zeit tx zu überprüfen, die Vorzeichenänderung bzw. Vorzeichenwechsel in der Rotationsgeschwindigkeit kurze Zeit später zu überprüfen, sowie die Änderungsrate (Neigung) der Rotationsgeschwindigkeit. Dann ist es möglich, zu prüfen, ob der erwartete Wechsel im Vorzeichen der Beschleunigung zur Zeit t3 auftritt.
Unter Verwendung der oben erwähnten Kriterien ist es demnach möglich, nach einer kurzen Prüfung des empfangenen Kommunikationssignals, eine eindeutige Übereinstimmung zwischen dem Lasergerät und dem Laserstrahldetektor auszuführen.
Aus den in 6 gezeigten Daten kann erwartet werden, dass das optische Element gesteuert wurde, um die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Laserstrahls auf einen vorbestimmten Wert zu ändern. Insbesondere kann erwartet werden, dass das optische Element gesteuert wird, um die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Laserstrahls auf einen ersten vorbestimmten Wert zu erhöhen, wie zum Beispiel ein Erhöhen desselben auf 640 rpm, und dann die Rotationsgeschwindigkeit auf einen zweiten vorbestimmten Wert zu verringern, wie zum Beispiel ein Verringern desselben auf 560 rpm.
Insbesondere können die dargestellten Änderungen aus der Erzeugung von Zufallszahlen resultieren, und aus der Anpassung einer Änderungsrate der Rotationsgeschwindigkeit auf eine Zufallszahl. Anstatt eines Verwendens der Zufallszahl zum Kennzeichnen einer Änderungsrate der Rotationsgeschwindigkeit, könnte die Zufallszahl verwendet werden, um zu kennzeichnen, wann eine Vorzeichenänderung eintreten muss. In dem Beispiel der 6 werden die maximale und minimale Rotationsgeschwindigkeit festgelegt, sodass eine Änderungsrate bestimmt, wann das Maximum oder Minimum erreicht ist.
In einer Ausführungsform können der Controller 550 und/oder Bestimmer 230 und ihre Funktion in Form eines Computers, eines field-programmable Gate-Arrays oder einer integrierten Schaltung, wie zum Beispiel einer ASIC (Application Specific Integrated Circuit) oder Software oder passenden Kombination derselben implementiert werden, obwohl sie nicht darauf begrenzt sind. Mindestens einige Funktionen können als ein Software-Programm verkörpert sein und durch einen Mikroprozessor oder andere Schaltungen und einen Speicher, wie zum Beispiel irgendeine Art eines RAM, ROM, Festplatte, EEPROM, Flash-Speicher, etc. implementiert sein. Ein Programmcode, der in dem Speicher gespeichert ist, kann ein Programm mit Instruktionen sein, das entworfen ist, um den Mikroprozessor oder andere Schaltungen dazu zu bringen, die obigen Funktionen auszuführen.
Zur gleichen Zeit kann ein Programmcode Instruktionen enthalten, die ausgebildet sind, um bei Datenverarbeitungseinrichtungen, wie zum Beispiel dem Mikroprozessor, hervorzurufen, Betriebsabläufe bzw. Arbeitsschritte der Verfahren von 3 und 4 zu steuern, insbesondere das Aussenden eines Laserstrahls zu steuern, die Rotation des Laserstrahls um eine Achse durch ein optisches Element zu steuern und die Übertragung eines Kommunikationssignals über eine Schnittstelle von dem Lasergerät an einen Empfänger zu steuern. Ähnliche Steuerabläufe können in dem Laserstrahldetektor verwendet werden, nämlich Laserlicht, das einen Photodetektor bestrahlt, kann detektiert werden, und ein Detektionssignal kann ausgegeben werden, und ein Kommunikationssignal kann empfangen werden. Sobald diese Information erhalten wird, wird durch den Controller bestimmt, ob das Laserlicht zu dem Laserstrahl gehört, der durch das Lasergerät emittiert wurde, durch Vergleichen eines Musters, das bewirkt wird durch eine Sequenz von Detektionssignalen mit Information über das Rotationsmuster, das bereitgestellt wird durch das Kommunikationssignal.
Es wird erkannt, dass verschiedene Modifizierungen und Variierungen der beschriebenen Lasergeräte und Laserstrahldetektoren, sowie entsprechende Verfahren möglich sind, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wurde mit Bezug auf gewisse Ausführungsformen und Beispiele beschrieben, die zur Darstellung und nicht Begrenzung vorgesehen sind. Der Fachmann erkennt, dass vielfach verschiedene Kombinationen von Hardware, Software und Firmware passend sind zum Ausführen der Erfindung, und dass Implementierungen und Strukturen verwendet werden können zum Erhalten eines passenden Lasergeräts und Laserstrahldetektors.
Andere Implementierungen der Erfindung werden dem Fachmann ersichtlich, wenn die Beschreibung und die Ausführungsformen der Erfindung, die hierin offenbart sind, betrachtet werden.
Es wird bemerkt, dass die Beschreibung und die Beispiele als nur exemplarisch zu betrachten sind. Deshalb sollte erkannt werden, dass erfinderische Aspekte in weniger als den Merkmalen der oben offenbarten Implementierungen von Figurierungen liegen. Daher wird der wahre Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche dargelegt.

Claims

Ein Lasergerät zum Unterstützen einer Arbeit auf einer Baustelle, umfassend eine Lasereinheit, konfiguriert zum Aussenden eines Laserstrahls; ein optisches Element, angeordnet zum Rotieren des Laserstrahls um eine Rotationsachse; und einen Sender, konfiguriert zum Senden eines Kommunikationssignals über eine Schnittstelle, an einen Empfänger eines Laserstrahldetektors, wobei das Kommunikationssignal Informationen über ein Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls bereitstellt, und wobei der Sender konfiguriert ist zum kontinuierlichen Senden des Kommunikationssignals über die Schnittstelle an den Empfänger, während der Laserstrahl rotiert.
Lasergerät nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Controller, konfiguriert zum Steuern des Rotationsmusters des Laserstrahls durch Erhöhen oder Verringern der Rotationsgeschwindigkeit des optischen Elements.
Lasergerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Kommunikationssignal mindestens eines bereitstellt von den Folgenden: die momentane Rotationsgeschwindigkeit des optischen Elements, das Vorzeichen einer Beschleunigung der Rotation, ein Zeitpunkt, an dem die nächste Änderung des Vorzeichens einer Beschleunigung der Rotation auftritt, und eine maximale oder minimale Rotationsgeschwindigkeit, bei der die nächste Änderung des Vorzeichens einer Beschleunigung der Rotation auftritt.
Lasergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das optische Element gesteuert wird zum Ändern der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Laserstrahls auf einen vorbestimmten Wert.
Lasergerät nach Anspruch 4, wobei das optische Element gesteuert wird zum Erhöhen der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Laserstrahls auf einen ersten vorbestimmten Wert und dann zum Verringern der Rotationsgeschwindigkeit auf einen zweiten vorbestimmten Wert.
Lasergerät nach einem der Ansprüche 4 und 5, ferner umfassend einen Zufallszahlgenerator, konfiguriert zum Erzeugen einer Zufallszahl und zum Anpassen der Änderungsrate der Rotationsgeschwindigkeit auf die Zufallszahl.
Laserstrahldetektor zum Detektieren von Licht eines Laserstrahls, der um eine Rotationsachse rotiert, umfassend: einen Photodetektor, konfiguriert zum Ausgeben eines Detektionssignals, wenn er durch Laserlicht bestrahlt wird; einen Empfänger, konfiguriert zum Empfangen eines Kommunikationssignals von einem Sender eines Lasergeräts über eine Schnittstelle, wobei das Kommunikationssignal eine Information über ein Rotationsmuster eines rotierenden Laserstrahls bereitstellt; und einen Bestimmer, konfiguriert zum Bestimmen, ob das Laserlicht zu dem Laserstrahl gehört, der durch das Lasergerät ausgestrahlt wird durch Vergleichen eines Musters, das durch eine Sequenz von Detektionssignalen von dem Photodetektor bewirkt wird, mit der Information über das Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls, die bereitgestellt wird durch das Kommunikationssignal, wobei der Empfänger konfiguriert ist zum kontinuierlichen Empfangen des Kommunikationssignals über die Schnittstelle von dem Sender, während der Laserstrahl rotiert.
Laserstrahldetektor nach Anspruch 7, wobei der Bestimmer konfiguriert ist zum kontinuierlichen Vergleichen des Musters, das durch die Sequenz von Detektionssignalen bewirkt wird, mit der Information über das Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls, bereitgestellt durch das Kommunikationssignal, um den Laserstrahldetektor auf das Lasergerät einzustellen.
Laserstrahldetektor nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei das empfangene Kommunikationssignal mindestens eines der Folgenden bereitstellt: die momentane Rotationsgeschwindigkeit des optischen Elements, das Vorzeichen einer Beschleunigung der Rotation, einen Zeitpunkt, bei dem die nächste Änderung des Vorzeichens einer Beschleunigung der Rotation auftritt, und eine maximale oder minimale Rotationsgeschwindigkeit, bei der die nächste Vorzeichenänderung bzw. ein Vorzeichenwechsel einer Beschleunigung der Rotation auftritt.
Laserstrahldetektor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Bestimmer konfiguriert ist: zum Ableiten von mindestens einem von: der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Laserstrahls zu einer spezifischen Zeit und einer Beschleunigung der Rotation von dem Muster, das durch diese Sequenz von Detektionssignalen bewirkt wird, oder zum Ableiten einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Laserstrahls auf einen ersten vorbestimmten Wert und dann einer Verringerung der Rotationsgeschwindigkeit auf einen zweiten vorbestimmten Wert.
Lasersystem, umfassend das Lasergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und den Laserstrahldetektor nach einem der Ansprüche 7 bis 10.
Ein Verfahren zum Unterstützen einer Arbeit auf einer Baustelle, umfassend Aussenden eines Laserstrahls durch eine Lasereinheit eines Lasergeräts; Rotieren des Laserstrahls um eine Rotationsachse durch ein optisches Element; und Übertragen eines Kommunikationssignals über eine Schnittstelle von dem Lasergerät an einen Empfänger eines Laserstrahldetektors, wobei das Kommunikationssignal eine Information über ein Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls bereitstellt, und wobei das Kommunikationssignal kontinuierlich an den Empfänger gesendet wird, während der Laserstrahl rotiert.
Ein Verfahren zum Identifizieren von Licht eines Laserstrahls, der um eine Rotationsachse rotiert, umfassend: Detektieren von Laserlicht, das auf einen Photodetektor gestrahlt wird; Ausgeben eines Detektionssignals von dem Photodetektor, getriggert durch das aufgestrahlte Laserlicht; Empfangen eines Kommunikationssignals von einem Sender eines Lasergeräts über eine Schnittstelle, wobei das Kommunikationssignal eine Information über ein Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls bereitstellt; und Bestimmen, ob das Laserlicht zu dem Laserstrahl gehört, der ausgesendet wird von dem Lasergerät, durch Vergleichen eines Musters, das durch eine Sequenz von Detektionssignalen von dem Photodetektor bewirkt wird, mit der Information über das Rotationsmuster des rotierenden Laserstrahls, bereitgestellt durch das Kommunikationssignal, wobei das Kommunikationssignal des Senders kontinuierlich, während der Laserstrahl rotiert, empfangen wird.
Ein Programm, enthaltend Instruktionen, die ausgebildet sind, bei einer Datenverarbeitungseinrichtung in einem Lasersystem nach Anspruch 11 die Betriebsschritte des Verfahrens nach Anspruch 12 oder 13 zu steuern.
Ein computerlesbares Medium, in dem ein Programm verkörpert ist, wobei das Programm einen Computer, der ein Lasersystem nach Anspruch 11 steuert, dazu bringt, das Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 auszuführen.