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Die Erfindung betrifft eine Markierungseinrichtung mit zumindest einem Reflektor und zumindest einer Haltevorrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Markierung eines zu vermessenden Punktes, bei welchem zumindest ein Reflektor mit zumindest einer Haltevorrichtung über dem zu vermessenden Punkt angeordnet wird.
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Eine Standardaufgabe des Vermessungswesens besteht darin, die Koordinaten von markierten Punkten zu bestimmen bzw. markierte Punkte anzumessen, deren Koordinaten bekannt sind. Hierzu werden Tachymeter verwendet, welche in der Lage sind, Winkel und Entfernung gleichzeitig zu erfassen. Hierzu ist es erforderlich, über dem zu vermessenden Punkt einen Reflektor anzuordnen, welche das vom Tachymeter ausgehende optische Messsignal reflektiert.
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Aus der Praxis ist bekannt, über dem zu vermessenden Punkt ein Stativ aufzustellen und den Stativkopf über dem Bodenpunkt zu zentrieren und zu horizontieren. Der zu vermessende Punkt wird in der nachfolgenden Beschreibung auch kurz als „Bodenpunkt“ bezeichnet. Im Anschluss daran kann auf dem Stativ ein Reflektor angebracht werden, welche in Richtung des Tachymeters oder auch eines Theodoliten zeigt, sodass nachfolgend die Messung durchgeführt werden kann. Bei geringeren Genauigkeitsanforderungen kann der Reflektor auch an einem Stab befestigt sein, welcher mit Hilfe einer Dosenlibelle ausgerichtet und von einem Helfer für die Dauer der Messung gehalten wird. Die Positionierung des Reflektors über dem zu vermessenden Punkt ist somit nach dem Stand der Technik entweder einfach und ungenau oder aufwendig und genau.
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Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bodenpunkt einfach und genau zu markieren.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Markierungseinrichtung mit zumindest einem Reflektor und zumindest einer Haltevorrichtung zu verwenden. Der Reflektor ist auf der Haltevorrichtung befestigt und die Haltevorrichtung wird über dem zu vermessenden Punkt so positioniert, dass die Lage des Reflektors mit der Lage des Bodenpunktes übereinstimmt bzw. aufgrund einer genauen, eindeutigen und bekannten Lagebeziehung aus der Lage des Reflektors auf die Lage des Bodenpunktes geschlossen werden kann.
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Hierzu kann der Reflektor mit der Haltevorrichtung fest verbunden sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Verbindung zwischen Reflektor und Haltevorrichtung lösbar und insbesondere justierbar sein, sodass der Reflektor in Richtung eines Messgerätes ausgerichtet werden kann, beispielsweise eines Theodoliten oder eines Tachymeters. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Verbindung zwischen Reflektor und Haltevorrichtung in einer formschlüssigen Aufnahme bestehen, in welcher der Reflektor durch sein Eigengewicht aufgenommen und positionierbar ist.
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Erfindungsgemäß wird nun eine zweiteilige Haltevorrichtung vorgeschlagen, welche zumindest eine Basis und zumindest einen Adapter enthält. Die Basis weist eine zumindest teilweise plane Unterseite auf und ist dazu eingerichtet, auf den Bodenpunkt aufgelegt zu werden. Die Basis kann hierzu eine optionale Markierung aufweisen, beispielsweise ein Strichkreuz, welches die Ausrichtung auf den Bodenpunkt ermöglicht. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Basis zumindest eine Ausnehmung oder zumindest einen vorstehenden Stift auf ihrer Unterseite aufweisen, welcher formschlüssig in eine entsprechende Markierung des zu vermessenden Bodenpunktes eingreift.
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Auf die Basis wird der Adapter aufgelegt und horizontiert. Die Verbindung zwischen Basis und Adapter erfolgt bevorzugt, aber nicht zwingend, durch das Eigengewicht des Adapters, sodass das aufwendige Herstellen und Lösen von Schraub- oder Klemmverbindungen entfallen kann. Das Horizontieren des Adapters kann in an sich bekannter Weise mittels einer am Adapter angebrachten Dosenlibelle erfolgen. Der Adapter kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung eine Form aufweisen, welche eine formschlüssige Verbindung mit der Basis erlaubt, sodass ein Verrutschen oder ein ungeplantes Verschieben des Adapters auf der Basis vermieden wird. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Anlageflächen des Adapters an der Basis mit einem rutschfesten Material versehen sein, beispielsweise einem Klettverschluss oder einem Gummi. Auch dies vermeidet unerwünschte Bewegungen zwischen Basis und Adapter.
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Auf den Adapter wird schließlich der Reflektor befestigt. Bevorzugt aber nicht zwingend wird auch der Reflektor formschlüssig in den Adapter aufgenommen und durch sein Eigengewicht fixiert. Auch zwischen Adapter und Reflektor können die Anlageflächen mit rutschhemmenden Oberflächen versehen sein, wie vorstehend beschrieben. Der Reflektor kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung dazu eingerichtet sein, über zumindest einen Spiegel Licht in die Einfallsrichtung oder eine andere, vorgebbare Richtung zu reflektieren. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Reflektor eine optisch wahrnehmbare Zielmarkierung sein oder eine solche enthalten.
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Statt somit aufwendige Stative aufzubauen, zu horizontieren und mittels Lot über den zu vermessenden Bodenpunkt zu zentrieren, können erfindungsgemäß lediglich drei vergleichsweise kompakte Bauteile, nämlich Basis, Adapter und Reflektor, durch einfaches Übereinanderlegen auf dem Bodenpunkt angeordnet werden und nachfolgend in an sich bekannter Weise mit einem Messgerät angemessen werden. Auf diese Weise kann die relative Position zwischen dem Messgerät und zumindest einem bekannten Punkt erfasst werden, um nachfolgend auch die unbekannten Koordinaten weiterer Punkte durch relative Messung zwischen Referenzpunkten und dem Messgerät zu bestimmen.
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In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Basis transparent oder zumindest transluzent ausgeführt sein. Dies erlaubt eine genaue Ausrichtung bzw. Zentrierung auf den Bodenpunkt, indem eine Bedienperson von oben durch die Basis hindurch auf die zumindest teilweise plane Unterseite der Basis blickt und die dort vorhandene Markierung auf dem Bodenpunkt ausrichtet.
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In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Basis hohl sein und mit einer Flüssigkeit gefüllt sein. Die Flüssigkeit kann in einigen Ausführungsformen ausgewählt sein aus Wasser und/oder Alkohol und/oder Äther. Sofern die Basis nicht vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt ist, kann die verbleibende Luftblase oberhalb des Flüssigkeitsspiegels zur Horizontierung des Adapters verwendet werden, wie nachfolgend noch beschrieben wird.
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In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Basis eine konvexe Oberseite aufweisen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung weist die Basis die Form einer Halbkugel auf. Hierdurch kann die Basis einerseits eine plane Unterseite aufweisen, welche auf dem zu vermessenden Punkt aufliegt und durch transversales Verschieben genau auf dem Bodenpunkt ausgerichtet werden kann. Der Adapter wird nachfolgend auf der konvexen Oberseite aufgelegt und kann durch Verschieben auf der konvexen Fläche horizontiert werden. Die Form einer Halbkugel erlaubt dabei eine Neigung um zwei Achsen, sodass eine zuverlässige Horizontierung des Adapters möglich ist. Sofern eine Horizontierung nur um eine Achse gewünscht ist, kann die Basis auch die Form eines Halbzylinders aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Basis eine Befestigungsvorrichtung aufweisen. Die Befestigungsvorrichtung der Basis erlaubt eine zuverlässige Fixierung auf dem zu vermessenden Punkt, sodass unerwünschtes Verschieben der Basis und damit der Markierungseinrichtung vermieden und die Messgenauigkeit erhöht wird. Die Befestigungsvorrichtung kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung ausgewählt sein aus einem Saugnapf, einem Magnet oder einer Klemmeinrichtung.
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In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Adapter die Form eines Torus aufweisen. Ein solcher Torus liegt an einer in etwa kreisförmigen Berührungslinie an der Basis an und sorgt so durch sein Eigengewicht für eine sichere Verbindung. Darüber hinaus weist ein Torus den Vorteil auf, dass ein kugel- oder halbkugelförmiger Reflektor ebenfalls zuverlässig aufgenommen werden kann und durch Drehen um zwei orthogonale Achsen wunschgemäß ausgerichtet werden kann.
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In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Mittelpunkt des Adapters mit einer Markierung versehen sein. Eine solche Markierung kann auf einer Scheibe angeordnet sein, welche den zentralen Bereich des Adapters zumindest teilweise ausfüllt. Zur zeitgleichen Horizontierung und Zentrierung des Adapters auf der Basis kann eine Bedienperson von oben durch den Adapter auf die Basis blicken und im Falle einer transparenten, mit einer entsprechenden Markierung versehenen Basis, zugleich die Markierung des zu vermessenden Bodenpunktes und die Markierung der Basis erkennen. Soweit alle drei Markierungen auf einer gemeinsamen Achse liegen, d. h. in Deckung sind, sind Adapter, Bodenpunkt und Basis zentriert. Wenn die Basis mit einer Flüssigkeit teilweise gefüllt ist, zeigt die in der Basis enthaltene Luftblase weiterhin die Lotrichtung an, sodass durch Ausrichten der Markierung des Adapters auf die Luftblase auch in einfacher Weise eine Horizontierung vorgenommen werden kann, d.h. die gemeinsame Achse von Adapter, Bodenpunkt und Basis ist auch senkrecht.
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In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Markierung der Basis auf der planen Unterseite angeordnet sein. Soweit die Markierung der Basis und die Markierung des Bodenpunktes deckungsgleich sind, ist die Basis bzgl. des Bodenpunktes zentriert. Ist der Adapter durch anschließendes Verschieben z.B. mit Hilfe einer Dosenliebe horizontiert, so ist der Mittelpunkt des Adapters auch zentriert bzgl. der Lotlinie auf den Bodenpunkt.
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In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Reflektor ein Kugelprisma enthalten oder daraus bestehen. Unter einem Kugelprisma wird im Sinne der vorliegenden Beschreibung ein Prisma verstanden, welches dazu eingerichtet ist, eintreffendes Licht in die Einfallsrichtung oder eine Richtung parallel zur EInfallsrrichtung zurückzuwerfen und welches ein kugelförmiges Gehäuse aufweist. Nicht notwendig für die Funktion eines Kugelprismas ist hingegen, dass das Prisma Licht aus beliebigen Einfalls-richtungen in die jeweilige Einfalls-richtung zurückwirft. Der Akzeptanz- und Emittanzbereich kann beschränkt sein. Das Kugelprisma weist den Vorteil auf, dass dieses in präziser Lagebeziehung auf entsprechende Auflagepunkte des Adapters aufgenommen werden kann und durch Drehen auf ein Messgerät ausgerichtet werden kann.
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Nachfolgend soll die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedanken anhand von Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigt
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1 eine Basis und einen nicht horizonierten Adapter.
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2 zeigt die Basis, den Adapter und den Reflektor nach Zentrierung auf einem Bodenpunkt.
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3 zeigt einen Adapter in einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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4 zeigt einen Adapter in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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5 zeigt den Grundriss einer Basis.
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1 zeigt den Schnitt durch eine Basis und einen Adapter gemäß der vorliegenden Erfindung. Weiterhin zeigt 1 den Querschnitt durch eine Oberfläche, auf welcher ein zu vermessender Punkt bzw. ein Bodenpunkt 4 liegt, dessen Koordinaten mit einem optischen Messgerät aufgenommen werden sollen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Bodenpunkt 4 auf einer schiefen Ebene angeordnet. Die Lotlinie 5 durch den Bodenpunkt 4 ist schematisch in 1 dargestellt.
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Zur Messung wird ein Reflektor in bekannter Lagebeziehung zum Bodenpunkt fixiert und nachfolgend Abstand und Winkel mit einem Tachymeter erfasst. Besonders einfach und genau wird die Messung, wenn der Reflektor senkrecht auf dem Bodenpunkt steht, d.h. auf der Lotlinie 5 liegt.
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Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung 3 besteht aus der Basis 31 und dem Adapter 32. Die Basis 31 enthält einen halbkugelförmigen Körper 311. Der Körper 311 ist hohl und weist einen Hohlraum 316 auf, welcher teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Die Flüssigkeit kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung Wasser und/oder Alkohol und/oder Äther enthalten oder daraus bestehen. Insbesondere die Verwendung von Äthern und Alkoholen ermöglicht eine gewisse Frostsicherheit, sodass die Vorrichtung auch bei kalter Witterung im Freien eingesetzt werden kann. Der Hohlraum 316 ist nicht vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt, sodass sich eine Blase 313 ausbildet.
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Wie die Aufsicht auf die Basis 31 gemäß 5 zeigt, ist der Mittelpunkt der Basis mit einer Markierung 314 versehen. Die Markierung 314 kann beispielsweise die Form eines Strichkreuzes haben. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können auch andere zweckdienliche Markierungen 314 verwendet werden. Die Markierung kann bevorzugt auf der planen Unterseite 312 der Basis 31 angeordnet und durch Gravur oder Druck hergestellt sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Markierung 314 auch an anderer Stelle vorhanden sein, sodass die Markierung es erlaubt, den Mittelpunkt der Basis 31 auf dem Bodenpunkt 4 auszurichten. Hierzu kann ein Bediener von oben auf die Basis 31 blicken und diese so lange verschieben, bis die Markierung 314 mit dem Bodenpunkt 4 in Deckung gebracht ist. Die Zentrierung wird somit durch translatorische Bewegung der Basis 31 durchgeführt. Anders als bei bekannten Prismenstäben ist zunächst keinerlei Winkelfreiheitsgrad zu beachten, sodass die Zentrierung der Basis rasch und einfach von statten geht.
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Im nächsten Verfahrensschritt wird der Adapter 32 auf die Basis 31 aufgesetzt. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist der Adapter 32 einen Grundkörper in Form eines Torus auf. Eine Aufsicht auf den Adapter 32 ist in 4 dargestellt. Im Inneren des Torus befindet sich eine optionale Platte 323, welche eine optionale Markierung 324 aufweisen kann. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Markierung 324 auch entfallen. Da die Basis die Form einer Halbkugel aufweist, ist der Adapter sofort nach dem Auflegen zentriert, d.h. der Mittelpunkt des Adapters 32, die Markierung 314 Basis 31 und der Bodenpunkt 4 liegen auf einer gemeinsamen Achse, welche allerdings nicht notwendig senkrecht verläuft bzw. eine Lotlinie 5 darstellt, wie 1 zeigt. Hierzu muss der Adaper 32 noch horizontiert werden.
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In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Platte 323 über den Torus hinaus verlängert sein und eine Dosenlibelle 325 tragen.
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Der Durchmesser des Torus 32 ist so gewählt, dass dieser an einer kreisförmigen Berührlinie 315 auf der Basis 31 aufliegt, sodass die Platte 323 die Basis 31 nicht berührt. Nachfolgend kann der Adapter 32 horizontiert werden, indem dieser auf der Basis 31 verschoben wird. Zur Horizontierung dient entweder die Dosenlibelle 325 oder die Markierung 324.
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2 zeigt die Anordnung gemäß 1, nachdem der Adapter 32 horizontiert wurde. Dies ist einerseits an der Dosenlibelle 325 ersichtlich, deren Luftblase zentriert ausgerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Bediener die Horizontierung des Adapters 32 jedoch auch dadurch überprüfen, dass er entlang der Lotachse 5 auf die Haltevorrichtung 3 blickt und die Markierung 324 des Adapters 32 mit der Luftblase 313 und der Markierung 314 der Basis 31 in Deckung bringt.
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Wiederum erfolgt die Horizontierung erfindungsgemäß durch einfache translatorische Bewegung bzw. Verschieben des Adapters 32. Da der Adapter 32 auf der halbkugelförmigen Oberfläche 311 der Basis 31 geführt wird, kann eine Bedienperson die Horizontierung rasch und einfach mit großer Präzision ausführen.
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Nach der Horizontierung des Adapters 32 kann ein Reflektor 2 auf den Adapter 32 aufgelegt werden. Der Reflektor 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Kugelreflektor, d. h. dieser weist ein kugelförmiges Gehäuse mit einem Eintrittsfenster 20 auf. Innerhalb des kugelförmigen Gehäuses befinden sich drei plane Spiegel 26, welche jeweils orthogonal zueinander angeordnet sind und eintreffende Strahlung 200 in die Einfallsrichtung zurückreflektieren. Das Fenster 20 kann durch Verdrehen des Reflektors 2 auf dem Adapter 32 in Richtung eines Messgerätes, beispielsweise eines Tachymeters, ausgerichtet werden.
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Auch der Reflektor 2 liegt durch sein Eigengewicht an einer kreisförmigen Berührungslinie 25 auf dem Adapter 32 auf und kann so ohne zusätzliche Klemmung oder Schraubverbindung zuverlässig gehalten werden.
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Wie 2 weiter zeigt, befindet sich der Mittelpunkt des Reflektors 2 auf der Lotachse 5 durch den zu vermessenden Bodenpunkt 4. Die Justage kann rasch und zuverlässig durch einfache Translation von zwei Bauteilen erfolgen, ohne dass hohe Anforderungen an die Hand-Auge-Koordination gestellt werden. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung auf einem zu vermessenden Punkt gelingt rascher als bei üblichen Stativen und erlaubt eine höhere Präzision als handgeführte Stäbe, welche anhand von Libellen ausgerichtet werden müssen.
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Anhand von 3 wird eine zweite Ausführungsform eines Adapters erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bestandteile der Erfindung.
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Der Adapter 32 gemäß 3 weist vier kugelförmige Körper 321, welche beispielsweise aus Gummi oder Kunststoff gefertigt sein können. Die Grundkörper 321 umschließen eine Platte 323, auf welcher eine Markierung 324 aufgebracht ist, um den Adapter 32 auf der Basis 31 zu zentrieren und zu horizontieren. Auch die Größe der Kugeln 321 ist so gewählt, dass die Platte 323 weder auf der konvexen Fläche der Basis aufliegt, noch mit dem kugelförmigen Gehäuse des Reflektors in Kontakt kommt.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Aus-führungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „erste“ und „zweite“ Aus-führungsformen definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Ausführungsformen, ohne eine Rangfolge festzulegen.
