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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein multifunktionales Laser-Nivelliergerät mit verbesserter Funktionalität zur Bestimmung und Anzeige eines Winkels einer Laserlinie und Erzeugen einer Laserlinie mit einem vorbestimmten Winkel.
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Stand der Technik
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Laser-Nivelliergeräte bzw. Richtmaschinen sind in der Regel in der Bauindustrie angewendet. Ein herkömmliches Laser-Nivelliergerät umfasst einen Rahmen, ein Pendel, das allgemein auf dem Rahmen aufgehängt ist und eine vertikale Lotrechte definiert, und zumindestens einen Laserstrahlsender, der auf dem Pendel angebracht ist, um eine Laserebene auszusenden, die auf ein Objekt projiziert wird, um eine gerade Laserlinie zu bilden, die als lotrechte oder horizontale Linie zur Erleichterung des Betriebs während des Baues oder Umbaues dient.
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Aktuelle Laser-Nivelliergeräte weisen in der Regel nur die Funktion, lotrechte und/oder horizontale Linie zu erzeugen, was aber nicht alle Anforderungen im Bau- oder Umbaubetrieb erfüllen kann.
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Zum Beispiel sind unter Umständen Schräglinien mit bestimmten Steigungen zu erzeugen. Die Steigungen können z. B. die Steigung für eine barrierefreie Rampe, die Steigung für ein Ablaufrohr oder die Steigung für andere architektonische Besonderheiten umfassen. Dabei kommt es mit einem Laser-Nivelliergerät nicht aus. Vielmehr wird in der Regel ein digitaler Nivellier oder ein anderes Mittel zur Erzeugung solcher Schräglinien verwendet. Allerdings kann die Anforderung an die Position dieser geneigten Linien herausfordernd sein, wenn diese Linien auf eine unregelmäßige Oberfläche oder auf eine von Außen unerreichbare Höhe wie z. B. einer Dachlinie eines Hauses erforderlich sind. In den meisten Fällen sind mehr als ein Person für eine Erzeugung derartiger Linien erforderlich.
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Weiterhin ist unter Umständen eine Steigung einer vonhandenen Konstruktion zu messen, wie eine Steigung eines Ablaufrohres oder ein Gradient einer Rampe. In diesen Fällen ist ein digitaler Nivellier, sondern kein Laser-Nivelliergerät erforderlich, während die Messungen vor Ort durchgeführt wird, weil es durch die Länge des Nivellieres beschränkt ist.
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Es ist daher hoch erwünscht, ein multifunktionales Gerät zu schaffen, das zumindestens die oben beschriebenen Funktionen hat, wie Nivellierung, Erzeugung einer Schräglinie und Messung eines Schrägwinkels.
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Darlegung der Erfindung
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Hinsichtlich der Probleme im Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein multifunktionales Laser-Nivelliergerät zu schaffen, das in der Lage ist, eine lotrechte oder horizontale Laserlinie auf ein Objekt zu erzeugen, eine schrägen Laserlinie mit einem bestimmten Winkel zu erzeugen, einen Winkel einer Schräglinie oder einer Schrägoberfläche usw. zu messen und anzuzeigen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegende Erfindung ein multifunktionales Laser-Nivelliergerät bereitgestellt, das ein Gehäuse, ein Pendel, das über ein Universalgelenk vom Gehäuse gelagert ist, so dass es gegenüber dem Gehäuse um eine erste Achse und eine zweite Achse, die senkrecht zur der ersten Achse angeordet ist, verschwenkbar ist, ein Verriegelungsmittel, das in der Lage ist, das Pendel mit dem Gehäuse fest zu verriegeln und davon freizugeben, wobei das Pendel in einer lotrechten Orientierung steht und die erste und zweite Achsen in einer horizontalen Ebene liegen, wenn das Pendel freigegeben ist, einen am Pendel angebrachten ersten Laserstrahlsender zur Aussendung einer ersten Laserebene, die parallel zu oder koplanar mit der Ebene angeorndet ist, in der sich die erste und zweite Achsen befinden, ein am Pendel angebrachtes Winkelerfassungsmittel zur Messung der Orientierung des Pendels, und einen am Pendel angebrachten Anzeigemodul zur Anzeige der gemessenen Orientierung des Pendels, umfasst.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das multifunktionale Laser-Nivelliergerät ferner einen zweiten Laserstrahlsender zur Aussendung einer zweiten Laserebene, welche einen Winkel (zum Beispiel senkrecht) zur ersten Laserebene bildet und in welcher sich die erste Achse befindet oder zu welcher die erste Achse parallel angeordnet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das multifunktionale Laser-Nivelliergerät ferner einen dritten Laserstrahlsender zur Aussendung einer dritten Laserebene, welche einen Winkel (zum Beispiel senkrecht) zur ersten Laserebene bildet und in welcher sich die zweite Achse befindet oder zu welcher die zweite Achse parallel angeordnet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Winkelerfassungsmittel zwei einachsige Beschleunigungsmesser oder einen zwei- oder dreiachsigen Beschleunigungsmesser; oder zwei einzelachsige Libellen oder eine einzige runde Libelle; oder einen kapazitiven Winkelsensor.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anzeigemodul einen Bildschirm, auf dem die gemessene Orientierung des Pendels angezeigt ist, und einen Anzeigemodulantrieb, der den Bildschirm antreibt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das multifunktionale Laser-Nivelliergerät ferner eine Mikrokontrollereinheit zur Verarbeitung und/oder Digitalisierung von Signalen von dem Winkelerfassungsmittel und zur Ausgabe der digitalisierten Daten an den Anzeigemodulantrieb.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Mikrokontrollereinheit am Pendel angebracht und steht die Mikrokontrollereinheit in Kommunikation mit dem Anzeigemodulantrieb über einen am Pendel angebrachten Signalsender und einen am Gehäuse angebrachten Signalempfänger oder über eine Verbindungsdraht oder ein Verbindungskabel.
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Alternativ ist die Mikrokontrollereinheit an dem Gehäuse angebracht und steht das Winkelerfassungsmittel in Kommunikation mit der Mikrokontrollereinheit über einen am Pendel angebrachten Signalsender und einen am Gehäuse angebrachten Signalempfänger oder über eine Verbindungsdraht oder ein Verbindungskabel.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt ein vom Signalsender zum Signalempfänger übertragenes Signal in Infrarotfrequenz oder Radiofrequenz.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gehäuse Füße zur Abstützung des multifunktionalen Laser-Nivelliergeräts auf eine Auflagefläche, von denen mindestens ein eine einstellbare Höhe zur Einstellung der Orientierung des Gehäuses in Bezug auf die Auflagefläche aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das multifunktionale Laser-Nivelliergerät einen Nivellierbetriebsmodus, in welchem das Pendel vom Verriegelungsmittel freigegeben wird und die durch den ersten Laserstrahlsender ausgesendete erste Laserebene auf eine objektive Oberfläche projiziert wird und dort eine horizontale Laserlinie formt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das multifunktionale Laser-Nivelliergerät ferner einen Schräglinie erzeugenden Betriebsmodus, in welchem eine schräge Laserlinie auf einer objektiven Oberfläche formbar ist durch die folgenden Schritte:
- 1) Setzen des multifunktionalen Laser-Nivelliergeräts auf eine Auflagefläche, wenn das Pendel vom Verriegelungsmittel freigegeben ist;
- 2) dann Verriegeln des Pendels durch das Verriegelungsmittel; und
- 3) dann Neigen des multifunktionalen Laser-Nivelliergeräts, so dass die erste Laserebene auf die objektive Oberfläche projiziert wird und dort eine schräge Laserlinie formt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das multifunktionale Laser-Nivelliergerät ferner einen ersten, Schräglinie messenden Betriebsmodus, in welchem der Schrägwinkel einer zu messenden Linie ermittelbar ist durch die folgenden Schritte:
- 1) Setzen des multifunktionalen Laser-Nivelliergeräts auf eine Auflagefläche, wenn das Pendel vom Verriegelungsmittel freigegeben ist;
- 2) dann Verriegeln des Pendels durch das Verriegelungsmittel; und
- 3) dann Neigen des multifunktionalen Laser-Nivelliergeräts so weit, bis sich die zu messende Linie in der ersten Laserebene befindet; und
- 4) dann Ermitteln des Schrägwinkels der zu messenden Linie aus der gemessenen Orientierung des Pendels.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das multifunktionale Laser-Nivelliergerät ferner einen zweiten, Schräglinie messenden Betriebsmodus, in welchem der Schrägwinkel einer zu messenden Oberfläche ermittelbar ist durch die folgenden Schritte:
- 1) Setzen des multifunktionalen Laser-Nivelliergeräts auf eine horizontale Auflagefläche, wenn das Pendel vom Verriegelungsmittel freigegeben ist;
- 2) dann Verriegeln des Pendels durch das Verriegelungsmittel; und
- 3) dann Setzen des multifunktionalen Laser-Nivelliergeräts auf die zu messende Oberfläche; und
- 4) dann Ermitteln des Schrägwinkels der zu messenden Oberfläche aus der gemessenen Orientierung des Pendels.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das multifunktionale Laser-Nivelliergerät ferner ein Rechenmittel zur Berechnung des realen Schrägwinkels aus der gemessenen Orientierung des Pendels.
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Es ist entnehmbar, dass das multifunktionale Laser-Nivelliergerät gemäß der Erfindung multiple Funktionen aufweist: Erzeugung einer horizontalen Laserlinie auf eine objektive Oberfläche; Erzeugung einer schrägen Laserlinie auf eine objektive Oberfläche; Messng und Anzeige des Winkels einer Schräglinie; und Messung und Anzeige des Winkels einer Schrägfläche. Auf diese Weise erleichtert das multifunktionale Laser-Nivelliergerät der Erfindung erheblich den Nivellier- und Messbetrieb.
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Kurze Derstellung der Zeichnung
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Die Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische isometrische Ansicht eines multifunktionalen Laser-Nivelliergeräts gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine schematische isometrische Ansicht von hauptlichen Funktionskomponenten des in 1 gezeigten Laser-Nivelliergeräts gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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3 eine schematische isometrische Ansicht der hauptlichen Funktionskomponenten des in 1 gezeigten Laser-Nivelliergeräts gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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4 eine schematische isometrische Ansicht der hauptlichen Funktionskomponenten des in 1 gezeigten Laser-Nivelliergeräts gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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5 eine schematische Darstellung eines Betriebsmodus des Laser-Nivelliergeräts der Erfindung und
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6 eine schematische Darstellung eines weiteren Betriebsmodus des Laser-Nivelliergeräts der Erfindung.
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Ausführungsbeispiele
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Ein multifunktionales Laser-Nivelliergerät gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 gezeit umfasst das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 ein Gehäuse 2 zur Aufnahme von funktionelle Komponenten des Geräts.
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Drei Füße 3 sind am Boden des Gehäuses 2 für die Abstützung des Gehäuses 2 auf einer Auflagefläche (nicht dargestellt) angebracht. Die Füße können jeweils eine feste Höhe aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist jedoch zumindestens ein der Füße 3 eine einstellbare Höhe auf, so dass die Orientierung des Gehäuses bezüglich der Auflagefläche durch eine Einstellung der Höhe des zumindestens einen der Füße verändert werden kann. Vorzugsweise weist jeder der Füße 3 eine einstellbare Höhe auf. Die Höhe eines einstellbaren Fußes kann manuell oder mittels einer elektrischen Antriebseinrichtung eingestellt werden.
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Es ist zu verstehen, dass die Form und die Anzahl der Füße nicht auf die in 1 dargestellte beschränkt sind und dem Fachmann die Füße in einer beliebigen geeigneten Form und Anzahl sinnvoll sind, solange sie das Gehäuse auf einer Auflagefläche verstellbar und stabil abstützen können.
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1 zeigt auch einen Verriegelungshebel 4, der von außen zugänglich ist. Der Verriegelungshebel 4 ist zwischen einer Verriegelungsstellung, die mit durchgezogenen Linien in 1 dargestellt und mit ”Lock” bezeichnet ist, und einer Entriegelungsstellung bzw. Freigabestellung, die durch gestrichelte Linien in 1 dargestellt und mit ”Unlock” bezeichnet ist, betätigbar. Der Verriegelungshebel 4 kann an jeder Stelle, die leicht von einem Benutzer zugänglich ist, vorgesehen sein, zum Beispiel an einer Seitenwand oder einer Rückwand des Gehäuses 2. Die Funktion des Verriegelungshebels 4 wird beschrieben sein.
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1 zeigt auch einen Bildschirm eines Anzeigemoduls. Der Bildschirm umfasst zwei Bereiche 6 und 8, die beschrieben sein werden. Der Bildschirm ist an einer Stelle, die leicht zu sehen ist, beispielsweise an einer oberen Wand des Gehäuses 2, angeordnet. Es ist zu verstehen, dass der Bildschirm alternativ eine andere Anzahl von Bereichen aufweisen kann.
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Die Information über die Orientierung oder den Winkel kann durch den Bildschirm unter Verwendung irgendeiner der folgenden Technologien angezeigt werden: LCD-, LED-, TFT-, CSTN-, oder OLED-Anzeigepanel.
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Das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 ist in der Lage, zumindestens eine Laserebene auszusenden. In der in 1 gezeigten Ausführungsform kann das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 eine erste Laserebene 10 und eine zweite Laserebene 12 aussenden.
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Die zweite Laserebene 12 bildet einen Winkel (beispielsweise senkrecht, wie dargestellt) zu der ersten Laserebene 10.
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Das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 kann derart dargelegt werden, dass es drei Laserebenen aussendet, d. h. eine dritte zusätzliche Laserebene ferner aussendet. Die dritte Laserebene kann jeweils einen Winkel (beispielsweise senkrecht) zu einer von der ersten und zweiten Laserebenen bilden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindestens einer der Winkel, die jeweils zwischen einem Paar aus den ersten bis dritten Laserebenen gebildet sind, verstellbar.
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Jede der Laserebenen kann innerhalb eines Öffnungswinkels ausgesendet werden. Zumindestens eine der Laserebenen kann jedoch eine vollfläche Abdeckung von 360 Grad aufweisen, wenn es erforderlich ist.
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In 1 ist ein Koordinaten umfassend orthogonalen Achsen X, Y und Z gezeigt, wobei die X-Achse eine laterale (rechts-links) Richtung, die Y-Achse eine längliche (vorn-hinten) Richtung und die Z-Achse eine vertikale Richtung darstellt.
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In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Verriegelungshebel 4 in der Verriegelungsstellung und das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 direkt einer objektiven Wand (nicht gezeigt) zugewandt angeordnet. Durch eine Einstellung zumindestens eines der Füße 3 befindet sich das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 in einer Orientierung geneigt untere einem Winkel β um die X-Achse und unter einem Winkel α um die Y-Achse. In diesem Zustand sendet das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 die erste und zweite Laserebenen 10 und 12 nach vorne aus, die schräg auf die objektive Wand projiziert werden, um darauf schrägen Laserlinien 14 und 16 zu formen. Die Laserlinien 14 und 16 sind von imaginären horizontalen und vertikalen Linien 18 und 20 um einen gemeinsamen Schrägwinkel θ versetzt.
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Die Neigungswinkel α und β werden erfasst, wie später beschrieben, und sind jeweils an den Bereiche 6 bzw. 8 des Bildschirms angezeigt.
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Es ist zu verstehen, dass der Schrägwinkel θ der Laserlinien eine Funktion von den Neigungswinkel α und β ist. Der Schrägwinkel θ kann im wesentlichen gleich dem Neigungswinkel α bestimmt werden, wenn die Y-Achse im wesentlichen senkrecht zu der objektiven Wand liegt. Wenn jedoch der Neigungswinkel β ausreichend groß ist, ist die Auswirkung des Neigungswinkels β auf die Bestimmung des Schrägwinkels θ zu berücksichtigen. Zu diesem Zweck kann das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 ein Rechenmittel zum Berechnen des Schrägwinkels θ aus den Neigungswinkeln α und β aufweisen.
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2 zeigt die hauptlichen Funktionskomponenten des multifunktionalen Laser-Nivelliergeräts 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Ein Rahmen 22 ist fest am Gehäuse 2 angebracht und trägt ein Pendel über ein Universalgelenk.
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Das Universalgelenk umfasst ein Paar von orthogonalen Wellen 24 und 26. Die Welle 24 erstreckt sich im wesentlichen in X-Richtung und ist an ihren gegenüberliegenden Enden vom Rahmen 22 drehbar gelagert. Die Welle 26 ist an der Welle 24 befestigt und erstreckt sich im wesentlichen in Y-Richtung.
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Das Pendel umfast einen vertikalen Pendelkörper 28, ein Paar von Lagerungsteilen 30, die sich von einem oberen Ende des Pendelkörpers 28 nach oben erstrecken und drehbar an den gegenüberliegenden Enden der Welle 26 aufgehängt sind, eine horizontale Plattform 32, die an einem unteren Ende des Pendelkörpers 28 angebracht ist, und einen Dämpfungsblock 34, der am Boden der Plattform 32 angebracht ist.
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Mittels des Universalgelenks ist das Pendel in der Lage, um die Wellen 24 und 26 in Bezug auf den Rahmen 22 (bzw. das Gehäuse 2) zu schwenken.
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Das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 umfasst ein Verriegelungsmittel zur festen Verriegelung des Pendels mit dem Gehäuse 2. Das Verriegelungsmittel umfasst den oben beschriebenen Verriegelungshebel 4 und einen im Gehäuse 2 vorgesehenen Verriegelungsmechanismus (nicht gezeigt). Der Verriegelungsmechanismus ist mittels des Verriegelungshebels 4 betätigbar und wirkt wiederum auf das Pendel. Wenn der Verriegelungshebel 4 in seine Verriegelungsstellung betätigt wird, wird der Verriegelungsmechanismus in einen Verriegelungszustand zur festen Verriegelung des Pendels gegenüber dem Gehäuse angetrieben. Wenn der Verriegelungshebel 4 in seine Entriegelungs- bzw. Freigabestellung betätigt wird, wird der Verriegelungsmechanismus in einen Entriegelungs- bzw. Freigabeszustand zur Entriegelung bzw. freigebung des Pendels angetrieben, so dass das Pendel für eine Verschwenkung in beide Richtungen bezüglich des Gehäuses freigegeben wird.
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Wenn das Pendel vom Verriegelungsmittel freigegeben wird, erreicht das Pendel durch sein Gewicht in eine lotrechte Orientierung. Der Dämpfungsblock 34 trägt der Erreichung und dem Behalten des Pendel in der lotrechten Orientierung mittels einer magnetischen Wechselwirkung mit einem im Gehäuse 2 angeordneten Magnet (nicht gezeigt) bei, wie es an sich bekannt ist.
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Ein Paar von Laserstrahl-Aussendungsanordnungen 36 und 40 sind am Pendel angebracht. Die Laserstrahl-Aussendungsanordnung 36 umfasst eine zylindrische Linse 38 zur Aussendung der ersten Laserebene 10 und die Laserstrahl-Aussendungsanordnung 40 umfasst eine zylindrische Linse 42 zur Aussendung der zweiten Laserebene 12. Wenn sich das Pendel in seiner Entriegelungs- bzw. Freigabeszustand befindet, liegt die erste Laserebene 10 horizontal und die zweite Laserebene 12 vertikal.
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Ein Winkelerfassungsmittel in Form eines Winkelsensors 44 ist an der Plattform 32 des Pendels angebracht, um den Neigungswinkel oder die Orientierung des Pendels zu erfassen. Der Winkelsensor 44 kann zwei einachsige Beschleunigungsmesser, ein zwei- oder dreiachsiges Beschleunigungsmesser, einen kapazitiven Winkelsensor oder irgendeine andere geeignete Art von Winkelsensoren umfassen.
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Eine Mikrokontrollereinheit (MCU) 46 ist ebenfalls an der Plattform 32 zur Konditionierung, Verarbeitung und/oder Digitalisierung von Signalen vom Winkelsensor angebracht, um digitalisierte Orientierungsdaten zu erzeugen.
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Das Anzeigemodul umfasst den Bildschirm mit den Bereichen 6 und 8, wie oben beschrieben, und einen Anzeigemodulantrieb 52, der mit dem Bildschirm über Drähte verbunden ist und den Bildschirm zum Betrieben antreibt.
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Die Mikrokontrollereinheit 46 ist mit dem Anzeigemodulantrieb 52 über drahtlose Übertragung, beispielsweise durch einen Signalsender 48 und einen entsprechenden Signalempfänger 50, kommunizierbar, um Signale, die die durch den Winkelsensor 44 bestimmte Neigungswinkel des Pendels widergeben, zum Empfänger 50 zu übertragen. Der Signalsender 48 ist am Pendel angebracht und der Signalempfänger 50 in der Nähe am Anzeigemodulantrieb 52 angeordnet. Die von dem Signalsender und Empfänger übertragenen Signale können in infraroter (IR) Frequenz oder Radiofrequenz (RF) mit jeder Übertragungsfrequenz von einigen MHz bis zu einigen GHz liegen und die Übertragungstechnik kann analoge oder digitale Natur sein.
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Der Signalsender 48 sendet die digitalisierten Orientierungsdaten von der Mikrokontrollereinheit 46 an den Signalempfänger 50 und der Anzeigemodulantrieb 52 empfängt die digitalisierten Orientierungsdaten vom Signalempfänger 50 und steuert den Bildschirm an, um die digitalisierten Orientierungsdaten anzuzeigen.
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Der Winkelsensor 44, die Mikrokontrollereinheit 46 und der Signalsender 48 sind an einer Leiterplatte 54 montiert, um eine PCB-Anordnung zu bilden. Die PCB-Anordnung ist an dem Pendel angebracht, beispielsweise an der Plattform 32, wie dargestellt, oder an irgendeiner anderen geeigneten Stelle des Pendels.
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Die PCB-Anordnung wird über dünne Drähte mit Energie eingespeist. Das durch die Drähte ausgeübte Drehmoment muss ausreichend klein sein, um die Genauigkeit und Empfindlichkeit des Pendels zu bewahren. Das Signal von dem Winkelsensor kann Ausgangssignal wie Spannung oder Strom sein. Einiger der Beschleunigungsmesser weist eine integrierte Signalkonditionierungsschaltung auf, um das Ausgangssignal in ein digitales Signal umzuwandeln.
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Der Signalempfänger 50 und der Anzeigemodulantrieb 52 sind an einer Leiterplatte 56 montiert, die innerhalb des Gehäuses 2, vorzugsweise nahe am Bildschirm, montiert werden kann.
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3 zeigt die hauptlichen Funktionskomponenten des multifunktionalen Laser-Nivelliergeräts 1 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die in 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich gegenüber der aus 2 hauptlich dadurch, dass das Winkelerfassungsmittel zur Erfassung der Orientierung des Pendels zwei einachsige Libellen 58 und 60 umfasst. Die Hauptachsen der zwei Libellen können orthogonal oder in einem beliebigen Winkel zueinander angeordnet sein. In der in 3 gezeigten Ausführungsform liegt die Hauptachse der Libelle 58 in der Y Richtung und die Hauptachse der Libelle 60 in der X-Richtung. Die Libellen 58 und 60 sind an der Leiterplatte 54 montiert, und die Mikrokontrollereinheit 46 und der Anzeigemodulantrieb 52 sind an der Leiterplatte 56 montiert. Die Leiterplatte 54 ist mit geeigneten Sensoren (nicht dargestellt) vorgesehen, um die Position der Blase in jeder Libelle abhängig von dem Neigungswinkel des Pendels zu erfassen und damit den Letzten zu bestimmen. Die Mikrokontrollereinheit 46 ist mit den Sensoren für die Libellen 58 und 60 über Drähte kommuniziert, um Signalen zu empfangen, die die von den Sensoren bestimmte Neigungswinkel des Pendels darstellen.
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Andere Aspekte der in 3 gezeigten Ausführungsform sind ähnlich wie die gemäß 2 und werden hierbei nicht beschrieben.
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4 zeigt die hauptlichen Funktionskomponenten des multifunktionalen Laser-Nivelliergeräts 1 gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die in 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich gegenüber der gemäß 3 hauptlich dadurch, dass die Mikrokontrollereinheit 46 mit der Libellen 58 und 60 und den korrespondierenden Sensoren (nicht gezeigt) zusammen an der Leiterplatte 54 montiert und mit dem Anzeigemodulantrieb 52, der an der Leiterplatte 56 montiert ist, über Drähte kommuniziert ist, um Signale, die die von den Sensoren bestimmte Neigungswinkel des Pendels darstellen, an die Leiterplatte 56 zu übertragen.
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Andere Aspekte der in 4 gezeigten Ausführungsform sind ähnlich wie die gemäß 3 und werden hierbei nicht beschrieben.
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Der Fachmann kann verschiedene Strukturen und Konfigurationen für die funktionellen Komponenten des multifunktionalen Laser-Nivelliergeräts 1 nach dem Prinzip der Erfindung, wie hierbei offenbart, entwerfen.
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Im Allgemeinen weisen die erste und zweite Laserebenen 10 und 12 eine feste Beziehung zu der Orientierung des Pendels auf. Daher ist die gemessene Orientierungsinformation (bzw. der Winkel) des Pendels, die durch den Anzeigemodul angezeigt wird, ein direkter Anweis für die Laserlinienwinkel.
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Das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 der Erfindung weist eine Nivellierbetriebsmodus, wie in 5 schematisch dargestellt. Zum Testen des Betriebs und der Funktion des multifunktionalen Laser-Nivelliergeräts 1 ist ein herkömmliches Laser-Nivelliergerät 80 als Referenz angordnet. Das referenze Laser-Nivelliergerät 80 sendet eine horizontale Laserebene 82 aus. Die horizontale Laserebene 82 wird auf eine objektive Wand 86, die sich vor dem referenzen Laser-Nivelliergerät 80 befindet, projiziert und bildet dort eine horizontale Laserlinie 84.
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Das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 der Erfindung ist der Wand 86 zugewandt orientiert. Das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 steht im Nivellierbetriebsmodus, in welchem das Pendel von dem Verriegelungsmittel freigegeben wird, so dass es frei für eine Drehung bezüglich des Gehäuses ist und immer in der lotrechten Gleichgewichtsposition bleibt. In dieser Position soll die Ausgabe des Winkelerfassungsmittels als Null Grad abgelesen werden, wenn das Pendel und der Sensor richtig kalibriert sind. Inzwischen sendet das multifunktionale Laser Laser-Nivelliergerät 1 horizontale und vertikale Laserebenen 10 und 12 aus, die auf die objektive Wand 86 projiziert werden und dort eine horizontale Laserlinie 14 und eine vertikale Laserlinie 16 bilden.
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Ferner weist das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 der Erfindung einen Schräglinie erzeugenden Betriebsmodus, wie in 6 schematisch dargestellt, auf.
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In diesem Betriebsmodus ist das Pendel nicht mehr frei für eine Drehung durch die Schwerkraft, wenn das Pendel durch das Verriegelungsmittel fest in Position verriegelt wird, nämlich im Verriegelungsmodus. Die erste und zweite auf der objektiven Wand 86 gebildeten Laserlinien 14 und 16 können auf jede Orientierung durch die Einstellung der einstellbaren füße 3 oder der Auflagefläche des multifunktionalen Laser-Nivelliergeräts eingestellt werden. 6 zeigt, dass die erste Laserlinie 14 einen Winkel θ zu der horizontalen Laserlinie 84, die auf der objektiven Wand 86 durch das referenze Laser-Nivelliergerät 80 gebildet ist, bildet. Die Steigungen oder Schrägwinkel der Laserlinien relativ zu der realen Vertikalen und Horizontalen sind mit dem Anzeigemodul gezeigt. Um eine weitestgehend genaue Messung zu erhalten, soll das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 unter einem Einfallswinkel von 90 Grad direkt der objektiven Oberfläche zugewandet angeordnet sein. Anderenfalls ist das oben beschriebene Rechenmittel für eine Berechnung der wahren Schrägwinkeln erforderlich.
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Das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 der vorliegenden Erfindung weist ferner einen Schrägwinkel messenden Betriebsmodus, in welchem der Schrägwinkel einer zu messenden Linie erhaltbar ist. Dieser Schrägwinkel messende Betriebsmodus ist aus 6 zu verstehen. Insbesondere dann, wenn sich eine Schräglinie auf der objektiven Wand befindet, kann der Schrägwinkel der Schräglinie aus einer gemessenen Orientierung des Pendels abgeleitet werden, entweder unmittelbar oder nach einer Berechnung durch das Rechenmittelt, indem das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 auf der Weise ähnlich wie oben anhand der 6 beschrieben derart eingestellt wird, dass die erste Laserlinie 14 oder die zweite Laserlinie 16, die auf der objektiven Wand gebildet sind, mit der Schräglinie zusammenfäll.
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Das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 der Erfindung weist ferner einen weiteren Schrägwinkel messenden Betriebsmodus, in welchem der Schrägwinkel einer zu messenden Oberfläche erhaltbar ist. In diesem Betriebsmodus wird das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 auf eine horizontale Auflagefläche gesetzt, wobei das Pendel vom Verriegelungsmittel freigegeben ist. Dann wird das Pendel durch das Verriegelungsmittel verriegelt. Danach ist das multifunktionale Laser-Nivelliergerät 1 auf der zu messenden Oberfläche gesetzt. Dann kann der Schrägwinkel der zu messenden Oberfläche aus der gemessenen Orientierung des Pendels abgeleitet werden, entweder unmittelbar oder nach einer Berechnung durch das Rechenmittel.
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Es ist entnembar, dass das multifunktionale Laser-Nivelliergerät gemäß der Erfindung integriert mehrere Funktionen in einem und denselben Gerät enthält. Diese Funktionen umfassen mindestens: Erzeugung wenigstens einer horizontalen Laserlinie auf eine objektive Oberfläche; Erzeugung mindestens einer schrägen Laserlinie auf eine objektive Oberfläche; Messung und Anzeige des Winkels einer Schräglinie; und Messung und Anzeige des Winkels einer Schrägfläche. Dann erleichtert das multifunktionale Laser-Nivelliergerät der Erfindung erheblich den Nivellier- und Messbetrieb in verschiedenen Industrien, insbesondere in der Bauindustrie.
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Während bestimmte Ausführungsformen beschrieben werden, sind diese Ausführungsformen nur beispielhaft dargestellt und begrenzen den Umfang der Erfindung nicht. Die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente sollen alle Modifikationen, Substitutionen und Veränderungen abdecken, welche in den Umfang und Gedanke der Erfindung fallen.
