DE112020007550T5

DE112020007550T5 - Laserkalibriervorrichtung und ihr einstellverfahren

Info

Publication number: DE112020007550T5
Application number: DE112020007550.8T
Authority: DE
Inventors: Sai Kei Wong; Benhur Seneca; Ming Ho Ho
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2020-11-24
Publication date: 2023-06-29
Also published as: US20240044670A1; CN116783453A; WO2022109793A1

Abstract

Die vorliegende Anmeldung stellt eine Laserkalibriervorrichtung und ihr Einstellverfahren bereit. Die Laserkalibriervorrichtung umfasst Folgendes: Lasergenerator mit: Gehäuse; Laserlichtgenerator, der in dem Gehäuse angeordnet ist und dem Erzeugen von Kalibrierlaserlicht dient; automatisches Nivellierelement, das in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das automatische Nivellierelement mit dem Laserlichtgenerator verbunden ist und unter Einwirken der Schwerkraft des Laserlichtgenerators den Laserlichtgenerator in mehrere Richtungen schwenkt, sodass das durch den Laserlichtgenerator ausgesendete Kalibrierlaserlicht parallel zur Horizontalebene ist; wobei die Laserkalibriervorrichtung einen halb gesperrten Zustand besitzt und das Schwenken des automatischen Nivellierelements in Längsrichtung in dem halb gesperrten Zustand eingeschränkt wird. Gemäß den technischen Lösungen der vorliegenden Anmeldung wird die Justierung der Vorrichtung vor der regulären Arbeit verbessert. So wird dem Lasergenerator ein umfangreicher Freiheitsgrad bei der Nivellierung bereitgestellt, bevor das Schwenken des automatischen Nivellierelements in Längsrichtung gesperrt wird, und nach Abschluss der Nivellierung wird das Schwenken des automatischen Nivellierelements in Längsrichtung gesperrt, wodurch Probleme wie das Auftreten eines Totpunkts in der Bewegung usw. vermieden werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Anmeldung betrifft das Gebiet der Laserkalibrierung, konkreter betrifft die vorliegende Anmeldung eine einachsig sperrbare Laserkalibriervorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Bei der derzeitigen Technik wird die Lasertechnik bereits weitläufig auf dem Gebiet der Messtechnik oder für Gebäude eingesetzt, um Arbeitsaufgaben wie das Messen, Anvisieren oder Einstellen von Zielobjekten auszuführen. Übliche Laserkalibriervorrichtungen umfassen im Allgemeinen einen Lasergenerator und Einstellzubehör. Dabei dient der Lasergenerator dem Aussenden von unterschiedlichen Typen von Kalibrierlaserlicht, um die Anforderungen an die in der Praxis ausgeführten Kalibrieraufgaben zu erfüllen, und das Einstellzubehör dient hingegen dazu, das auf das zu kalibrierende Objekt projizierte Kalibrierlaserlicht einzustellen. Beispielsweise muss bei einem Lasergenerator, der horizontale Laserstrahlen aussendet, normalerweise die Höhe seines Kalibrierlaserlichts mittels Einstellzubehör eingestellt werden, um die Arbeitseffizienz zu erhöhen. Bei derartigen Laserkalibriervorrichtungen ist ein Typ von Laserkalibriervorrichtung nicht mit einem automatischen Nivellierelement ausgestattet, sodass dieser Typ von Vorrichtung höhere Anforderungen an die Ebenheit des Einsatzorts und die Erfahrung der Bediener stellt; dagegen ist ein anderer Typ von Laserkalibriervorrichtung mit einem automatischen Nivellierelement ausgestattet, wobei dieser Typ von Nivellierelement eine Funktion besitzen kann, mit der ein Nivellieren durch Schwenken mit Ausrichtung in mehrere Richtungen verwirklicht wird, und wobei nach dem Nivellieren ein Sperren aller Ausrichtungen erfolgen kann, sodass zwischen dem Lasergenerator und dem automatischen Nivellierelement keine relative Bewegung mehr auftreten kann. Wenn dabei Aktionen wie eine Höheneinstellung oder ein horizontales Schwenken des ausgesendeten Laserlichts durchgeführt werden oder die Laserkalibriervorrichtung über eine kurze Entfernung bewegt wird, so ist ihr Nivellierergebnis möglicherweise nicht mehr präzise. Ein Lasergenerator stellt jedoch hohe Anforderungen an die Präzision, weshalb in derartigen Situationen möglicherweise bei jeder Aktion ein erneutes Nivellieren erforderlich ist, was relativ viel Zeit kostet. Daher ist es wünschenswert, eine Verbesserung der Laserkalibriervorrichtung vorzunehmen, um die Unzulänglichkeiten der derzeitigen Technik zu überwinden.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
In diesem Kontext stellt die vorliegende Erfindung eine Laserkalibriervorrichtung bereit, um ein oder mehrere der oben beschriebenen Probleme sowie Probleme anderer Aspekte der derzeitigen Technik wirksam zu lösen oder abzumildern.
Zur Lösung eines der oben beschriebenen technischen Probleme wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung eine Laserkalibriervorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: Lasergenerator mit: Gehäuse; Laserlichtgenerator, der in dem Gehäuse angeordnet ist und dem Erzeugen von Kalibrierlaserlicht dient; automatisches Nivellierelement, das in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das automatische Nivellierelement mit dem Laserlichtgenerator verbunden ist und unter Einwirken der Schwerkraft des Laserlichtgenerators den Laserlichtgenerator in mehrere Richtungen schwenkt, sodass das durch den Laserlichtgenerator ausgesendete Kalibrierlaserlicht parallel zur Horizontalebene ist; wobei die Laserkalibriervorrichtung einen halb gesperrten Zustand besitzt und das Schwenken des automatischen Nivellierelements in Längsrichtung in dem halb gesperrten Zustand eingeschränkt wird.
Zur Lösung eines der oben beschriebenen technischen Probleme wird gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung ferner ein Einstellverfahren für eine Laserkalibriervorrichtung bereitgestellt, das für die zuvor beschriebene Laserkalibriervorrichtung verwendet wird und Folgendes umfasst: S100, wobei das Sperrelement entsperrt wird und das automatische Nivellierelement unter Einwirken der Schwerkraft des Laserlichtgenerators den Laserlichtgenerator in mehrere Richtungen schwenkt, sodass die Ausstrahlungsrichtung des Kalibrierlaserlichts des Laserlichtgenerators parallel zur Horizontalebene ist; und S200, wobei das Sperrelement gesperrt wird und das Schwenken des automatischen Nivellierelements sowie des Laserlichtgenerators in Längsrichtung eingeschränkt wird.
Gemäß den technischen Lösungen der vorliegenden Anmeldung wird, indem für den Lasergenerator ein automatisches Nivellierelement bereitgestellt wird, welches das Schwenken alleinig in Längsrichtung sperren kann, die Justierung der Vorrichtung vor der regulären Arbeit verbessert, da der Lasergenerator beispielsweise vor dem Sperren einen ausreichenden Freiheitsgrad bei der Nivellierung erhält. Während der regulären Arbeit der Vorrichtung nach Abschluss des Nivellierens kann zudem, indem nur ihr Schwenken in Längsrichtung, nicht aber ihr Schwenken in andere Richtungen, gesperrt wird, einerseits vermieden werden, dass beim Bewegen oder Bedienen des Geräts ein unerwünschter, großer Neigungswinkel auftritt, wodurch Probleme wie das Auftreten eines Totpunkts in der Bewegung usw. vermieden werden; andererseits kann ferner während der regulären Arbeit des Geräts, wenn mittels anderen Zubehörs oder eines menschlichen Eingreifens eine Höheneinstellung des ausgesendeten Laserlichts verwirklicht wird, mittels eines Schwenkens des automatischen Nivellierelements in andere Richtungen zu einem gewissen Maß eine Nivellierung verwirklicht werden.
Figurenliste
Unter Bezugnahme auf die Figuren kann die vorliegende Anmeldung anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der konkreten Ausführungsformen noch eingehender verstanden werden, wobei identische Kennzeichnungen in den Figuren identische Elemente in den Darstellungen bezeichnen. Dabei gilt:

1 ist eine Perspektivansicht des einstellbaren Sockels und des Laserkalibrierungsreferenzgebers eines Ausführungsbeispiels der Laserkalibriervorrichtung;
2 ist eine Perspektivansicht des Kreuzgelenkverbindungsteils des Lasergenerators eines Ausführungsbeispiels der Laserkalibriervorrichtung;
3 ist eine Perspektivansicht des Kreuzgelenkverbindungsteils des Lasergenerators eines Ausführungsbeispiels der Laserkalibriervorrichtung, wobei die Auslegerbaugruppe ausgelassen wurde;
4 ist eine schematische Seitenansicht des Kreuzgelenkverbindungsteils des Lasergenerators eines Ausführungsbeispiels der Laserkalibriervorrichtung in 3, wobei die Kreuzgelenkwelle nach vorne geschwenkt ist;
5 ist eine schematische Seitenansicht des Kreuzgelenkverbindungsteils des Lasergenerators eines Ausführungsbeispiels der Laserkalibriervorrichtung in 3, wobei die Kreuzgelenkwelle nach hinten geschwenkt ist;
6 ist eine schematische Seitenansicht des Lasergenerators eines Ausführungsbeispiels der Laserkalibriervorrichtung bei ausgelassenem Gehäuse, wobei der Sperrbolzen nicht durch das Halteelement gesperrt wird;
7 ist eine schematische Seitenansicht des Lasergenerators eines Ausführungsbeispiels der Laserkalibriervorrichtung bei ausgelassenem Gehäuse, wobei der Sperrbolzen durch das Halteelement gesperrt wird;
8 ist eine Perspektivansicht des Lasergenerators eines Ausführungsbeispiels der Laserkalibriervorrichtung, wobei der Sperrbolzen durch das Halteelement gesperrt wird;
9 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des Lasergenerators eines Ausführungsbeispiels der Laserkalibriervorrichtung in 8, wobei der Sperrbolzen durch das Halteelement gesperrt wird;
10 ist eine Perspektivansicht des Lasergenerators eines Ausführungsbeispiels der Laserkalibriervorrichtung, wobei der Modusschalter auf dem Gehäuse gezeigt wird;
11 ist eine schematische Anwendungsdarstellung eines Ausführungsbeispiels der Laserkalibriervorrichtung, wobei der Lasergenerator und der Laserkalibrierungsreferenzgeber gezeigt werden;
12 ist eine schematische Darstellung des Lasergenerators eines Ausführungsbeispiels der Laserkalibriervorrichtung beim Auftreten eines Winkelablenkungsfehlers während der Anwendung;
13 ist eine Perspektivansicht des Abgleichverfahrens des Lasergenerators eines Ausführungsbeispiels der Laserkalibriervorrichtung nach dem Auftreten eines Winkelablenkungsfehlers während der Anwendung;
14 ist eine schematische Draufsicht des Abgleichverfahrens des Lasergenerators eines Ausführungsbeispiels der Laserkalibriervorrichtung nach dem Auftreten eines Winkelablenkungsfehlers während der Anwendung;
15 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Einstellverfahrens einer Laserkalibriervorrichtung.

KONKRETE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird die vorliegende Anmeldung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen in den Figuren im Detail beschrieben. Es sollte bekannt sein, dass die vorliegende Anmeldung auf unterschiedliche Weisen verwirklicht werden kann und nicht als auf die in dem vorliegenden Text erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt verstanden werden sollte. Diese Ausführungsbeispiele werden hier bereitgestellt, um die offenbarten Inhalte der vorliegenden Anmeldung vollständiger und realitätsnäher zu machen und Fachleuten auf dem Gebiet den Geist der vorliegenden Anmeldung umfassend zu vermitteln.
Außerdem erlaubt die vorliegende Anmeldung im Hinblick auf beliebige einzelne technische Merkmale, die in den im vorliegenden Text erwähnten Ausführungsbeispielen beschrieben oder impliziert werden, oder im Hinblick auf beliebige einzelne technische Merkmale, die in den einzelnen Figuren gezeigt oder impliziert werden, darüber hinaus jegliche weiterführende Kombination oder Auslassung unter diesen technischen Merkmalen (oder ihren Äquivalenten), wobei keinerlei technische Hindernisse bestehen, wodurch weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung erhalten werden können, die in dem vorliegenden Text möglicherweise nicht unmittelbar erwähnt werden.
In dem vorliegenden Text wird zur Erleichterung der Beschreibung der Struktur oder der relativen Positionsbeziehungen der jeweiligen Einzelteile ein Koordinatensystem zur Darstellung der Richtungen bereitgestellt. Dieses umfasst eine Längsachse X in Längsrichtung, eine Querachse Y in Querrichtung und eine Vertikalachse Z in vertikaler Richtung. Das oben beschriebene Richtungskoordinatensystem wird mit der Laserlicht-Ausstrahlungsrichtung des Laserlichtgenerators als das im Text erwähnte „vorne“ errichtet. Es sollte bekannt sein, dass das Errichten dieses Koordinatensystems dazu dient, die textliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Laserkalibriervorrichtung der vorliegenden Anmeldung zu vereinfachen und keine zwingende Einschränkung in Bezug auf die Richtungen darstellt. Fachleute auf dem Gebiet können je nach Bedarf oder Gewohnheit beliebige Anpassungen dieses Koordinatensystems vornehmen, solange diese dem Geist der vorliegenden Anmeldung entsprechen, wobei diese ebenfalls in den Bereich der aufgeführten Patentansprüche der vorliegenden Anmeldung fallen.
Es sind 1 bis 11 zu beachten, die Ausführungsbeispiele einer Laserkalibriervorrichtung bereitstellen. Diese Laserkalibriervorrichtung umfasst im Wesentlichen zwei Teile, nämlich: einen in 2 und 6-9 gezeigten Lasergenerator 100 und einen in 1 gezeigten einstellbaren Sockel 200. Dabei dient der Lasergenerator 100 dem Bereitstellen von Kalibrierlaserlicht und umfasst ein Gehäuse 110 sowie einen in den Figuren nicht gekennzeichneten, in dem Gehäuse 110 angeordneten Laserlichtgenerator. Dagegen dient der einstellbare Sockel 200 dazu, das von dem Lasergenerator 100 auf das zu kalibrierende Ziel projizierte Laserlicht weiter einzustellen, beispielsweise seine Höhe zu verändern oder es horizontal zu verschieben usw. Der einstellbare Sockel 200 umfasst einen Träger 210 und eine einstellbare Plattform 220. Dabei kann die einstellbare Plattform 220 einerseits mittels Befestigungsarten wie Verrasten, Schraubverbindungen usw. mit dem Lasergenerator 100 verbunden sein, sodass die beiden synchron bewegt werden; andererseits kann sie beweglich mit dem Träger 210 verbunden sein, sodass sie in Längsrichtung um die Querachse Y des Trägers 210 geschwenkt werden kann, wodurch der Lasergenerator 100 in Längsrichtung geschwenkt wird, um die Höhe des ausgesendeten Kalibrierlaserlichts einzustellen; oder sie kann in Querrichtung um die Vertikalachse Z des Trägers 210 geschwenkt werden, wodurch der Lasergenerator 100 in Querrichtung geschwenkt wird, um die horizontale Position des ausgesendeten Kalibrierlaserlichts einzustellen. Bei einer derartigen Anordnung verwirklichen die technischen Lösungen der vorliegenden Anmeldung durch Bereitstellen einer einstellbaren Plattform für den Lasergenerator eine Schwenkeinstellung des Lasergenerators, sodass dieser einerseits eine Kalibrierung in horizontaler Richtung verwirklichen kann und andererseits das von ihm auf das zu kalibrierende Objekt projizierte Kalibrierlaserlicht in vertikaler Richtung proportional eingestellt wird, womit ein größerer Einstellbereich bereitgestellt wird.
Beispielsweise kann sein Einstellbereich leicht durch Schwenken und Erhöhen der Entfernung zwischen dem Lasergenerator und dem zu kalibrierenden Objekt vergrößert werden. Dabei kann die Laserkalibriervorrichtung ferner einen halb gesperrten Zustand haben. In dem halb gesperrten Zustand wird das Schwenken des automatischen Nivellierelements in Längsrichtung eingeschränkt. Dabei wird, indem für den Lasergenerator ein automatisches Nivellierelement bereitgestellt wird, das das Schwenken alleinig in Längsrichtung sperren kann, die Justierung der Vorrichtung vor der regulären Arbeit verbessert, da der Lasergenerator beispielsweise vor dem Sperren ausreichende Freiheit bei der Nivellierung erhält. Während der regulären Arbeit der Vorrichtung nach Abschluss des Nivellierens kann zudem, indem alleinig ihr Schwenken in Längsrichtung, nicht aber ihr Schwenken in andere Richtungen, gesperrt wird, einerseits vermieden werden, dass beim Bewegen oder Bedienen des Geräts ein unerwünschter, großer Neigungswinkel auftritt, wodurch Probleme wie das Auftreten eines Totpunkts in der Bewegung usw. vermieden werden; andererseits kann ferner während der regulären Arbeit des Geräts, wenn mittels anderen Zubehörs oder eines menschlichen Eingreifens eine Höheneinstellung des ausgesendeten Laserlichts verwirklicht wird, mittels eines Schwenkens des automatischen Nivellierelements in andere Richtungen zu einem gewissen Maß eine Nivellierung verwirklicht werden.
Auf Basis der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können ferner diverse Variationen der Beziehungen der jeweiligen Einzelteile der Laserkalibriervorrichtung oder ihrer Verbindungspositionen vorgenommen werden, um weitere technische Wirkungen zu erzielen, was im Folgenden beispielhaft beschrieben wird.
Beispielsweise kann der Lasergenerator 100, wie in 2 bis 9 gezeigt, ferner ein in dem Gehäuse 110 angeordnetes automatisches Nivellierelement umfassen, um das durch den Laserlichtgenerator erzeugte Kalibrierlaserlicht automatisch zu nivellieren. Konkret kann das automatische Nivellierelement mit dem Laserlichtgenerator verbunden werden. Wenn dabei der Lasergenerator 100 aufgrund von Veränderungen in dem Anwendungsszenario geschwenkt wird oder ähnliches geschieht, bewegt sich das automatische Nivellierelement unter Einwirken der eigenen Schwerkraft des Laserlichtgenerators und nivelliert damit den Laserlichtgenerator automatisch durch Schwenken in mehrere Richtungen, sodass das durch den Laserlichtgenerator erzeugte Kalibrierlaserlicht schließlich parallel zur Horizontalebene ist. Der Lasergenerator 100 kann ferner ein Sperrelement 130 umfassen. Um das Ausführen der Funktion der Laserkalibrierung zu erleichtern, kann nach Abschluss des automatischen Nivellierens des Lasergenerators 100 mittels des Sperrelements 130 alleinig das Schwenken des automatischen Nivellierelements in Längsrichtung eingeschränkt werden. Fachleute auf dem Gebiet werden sich bewusst sein, dass zwar das Schwenken in Längsrichtung eingeschränkt wird, jedoch keine Einschränkung auf eine gerade Linie nach vorne oder hinten gegeben ist. Gemäß der Offenbarung der vorliegenden Erfindung muss bei diesem Schwenken nur ein Anteil in Längsrichtung gegeben sein, wobei die Einschränkung des Schwenkens das Ziel der vorliegenden Erfindung verwirklichen kann, um der in der vorliegenden Erfindung gemeinten „Längsrichtung“ zugeordnet zu werden.
Des Weiteren seien 2, 6 und 7 zu beachten, in denen ein konkretes Ausführungsbeispiel für ein automatisches Nivellierelement, nämlich das Kreuzgelenkverbindungsteil 120, gezeigt wird. Das Kreuzgelenkverbindungsteil 120 umfasst einen mit dem Gehäuse 110 verbundenen Kreuzgelenkträger 121, eine mit dem Laserlichtgenerator verbundene Auslegerbaugruppe 122 und eine schwenkbar zwischen dem Kreuzgelenkträger 121 und der Auslegerbaugruppe 122 verbundene Kreuzgelenkwelle 123. Dabei dienen die Auslegerbaugruppe 122 und der Kreuzgelenkträger 121 als Verbindungsteile, und die zwischen den beiden angeordnete Kreuzgelenkwelle 123 dient als Übertragungsteil.
Um die Struktur der Kreuzgelenkwelle 123 noch deutlicher darzustellen, wird in 3 bis 5 das Kreuzgelenkverbindungsteil 120 ohne die Auslegerbaugruppe 122 gezeigt. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass die Kreuzgelenkwelle 123 eine sich entlang der Querachse Y des Kreuzgelenkverbindungsteils 120 erstreckende erste Antriebswelle 123a und eine sich entlang der Längsachse X des Kreuzgelenkverbindungsteils 120 erstreckende zweite Antriebswelle 123b umfasst. Dabei ist die erste Antriebswelle 123a schwenkbar mit dem Kreuzgelenkträger 121 verbunden und die zweite Antriebswelle 123b schwenkbar mit der Auslegerbaugruppe 122 verbunden. Bei einer derartigen Anordnung können der Kreuzgelenkträger 121 und die mit ihm verbundenen Einzelteile ein Schwenken in Längsrichtung um die erste Antriebswelle 123a verwirklichen, und die Auslegerbaugruppe 122 und die mit ihr verbundenen Einzelteile können ein horizontales Schwenken um die zweite Antriebswelle 123b verwirklichen.
Konkret kann der Kreuzgelenkträger 121 keine weitere relative Bewegung ausführen, da er am Gehäuse 110 des Lasergenerators 100 befestigt ist. Daher wird eine relative Bewegung des Schwenkens sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung stets für den mit der Auslegerbaugruppe 122 verbundenen Laserlichtgenerator ausgeführt. Weil dabei der Laserlichtgenerator schwenkbar hängend unter dem Kreuzgelenkverbindungsteil 120 installiert ist, kann die erste Antriebswelle 123a der Kreuzgelenkwelle 123 in einer Situation, wie z. B. dem gekippten Abstellen der gesamten Vorrichtung, unter dem Einwirken der Schwerkraft den Laserlichtgenerator um die Querachse Y des Kreuzgelenkverbindungsteils 120 in Längsrichtung schwenken, oder die zweite Antriebswelle 123b der Kreuzgelenkwelle 123 kann den Laserlichtgenerator um die Längsachse X des Kreuzgelenkverbindungsteils 120 horizontal schwenken, sodass das durch den Laserlichtgenerator erzeugte Kalibrierlaserlicht parallel zur Horizontalebene ist.
Des Weiteren sind 6 bis 9 zu beachten, in denen ebenfalls Ausführungsbeispiele für das Sperrelement gezeigt werden. Das Sperrelement 130 dient konkret dazu, alleinig das Schwenken des Kreuzgelenkverbindungsteils 120 in Längsrichtung (d. h. in der in den Figuren durch die Querachse Y angezeigten Richtung) einzuschränken. Konkret umfasst das Sperrelement 130 ein in dem Gehäuse 110 angeordnetes Halteelement 132 und einen entsprechenden, an dem Kreuzgelenkverbindungsteil 120 angeordneten Sperrbolzen 131. Wie in 6 gezeigt, befinden sich der Sperrbolzen 131 und das Halteelement 132 in einem getrennten Zustand, wobei die Schwenkrichtung des Kreuzgelenkverbindungsteils 120 nur von der Schwerkraft beeinflusst und nicht eingeschränkt wird, sodass es sich automatisch nivellieren kann. Wie in 7 bis 9 gezeigt, kann das Halteelement 132 nach Abschluss des Nivellierens mittels eines Aktors dazu veranlasst werden, den Sperrbolzen 131 zu sperren. Dabei kann das Sperrelement 130 durch alleiniges Sperren der ersten Antriebswelle 123a das Schwenken des Kreuzgelenkverbindungsteils 120 in Längsrichtung (d. h. in der in den Figuren durch die Querachse Y angezeigten Richtung) einschränken, was bedeutet, dass der Winkel zwischen dem ausgesendeten Laserlicht und der Wand fest eingestellt wird, um später mittels des einstellbaren Sockels 200 eine Höheneinstellung des Laserlichts bei der tatsächlichen Kalibrierung zu verwirklichen. Wenn während des Verwirklichens der Höheneinstellung des Laserlichts durch den einstellbaren Sockel 200 mittels eines Schwenkens des Laserlichtgenerators der Lasergenerator einem leichten Rütteln ausgesetzt ist, kann dessen Nivellieren dennoch verwirklicht werden, indem das nicht gesperrte Kreuzgelenkverbindungsteil 120 in Querrichtung (d. h. in der in den Figuren durch die Längsachse X angezeigten Richtung) geschwenkt wird.
In einem anderen Aspekt kann in Bezug auf den einstellbaren Sockel ferner die in diesem enthaltene einstellbare Plattform weiter verbessert werden. Beispielsweise kann die einstellbare Plattform 220, wie in 1 gezeigt, so konfiguriert sein, dass sie eine Drehplattform 221 und eine Schwenkplattform 222, die jeweils individuell ihre Bewegungen ausführen können. Konkret kann die Drehplattform 221 mit dem Lasergenerator 100 verbunden sein und den Lasergenerator 100 veranlassen, sich um die Vertikalachse Z des Trägers 210 zu drehen. Dagegen ist die Schwenkplattform 222 mit der Drehplattform 221 verbunden und kann den Lasergenerator 100 veranlassen, sich um die Querachse Y des Trägers 210 zu drehen. Wie in der Figur gezeigt, kann, um den Zusammenbau der beiden Teile zu ermöglichen und zu vermeiden, dass sich die beiden Teile in Ihrer Bewegung stören, an der Oberseite der Schwenkplattform 222 eine kreisförmige Öffnung angeordnet sein, und die Drehplattform 221 kann als kreisförmige Plattform konfiguriert sein, sodass die kreisförmige Drehplattform 221 in der kreisförmigen Öffnung der Schwenkplattform 222 angeordnet werden kann. Durch das Zusammenfügen der kreisförmigen Konturen der beiden Teile wird die Drehplattform 221 bei ihrem Drehen in Querrichtung um die Querachse Z des Trägers 210 nicht durch die Schwenkplattform 222 gestört und kann ferner den mit ihr verbundenen Lasergenerator 100 in Querrichtung drehen, um ein Einstellen der horizontalen Position des auf das zu kalibrierende Objekt projizierten Laserlichts zu verwirklichen; und die Schwenkbewegung der Schwenkplattform 222 in Längsrichtung um die Querachse Y des Trägers 210 kann die Drehplattform 221 und den mit ihr verbundenen Lasergenerator 100 gemeinsam in eine Schwenkbewegung in Längsrichtung versetzen, um eine Höheneinstellung des auf das zu kalibrierende Objekt projizierten Laserlichts zu verwirklichen.
Darüber hinaus kann an dem einstellbaren Sockel 200 zur Erleichterung der Bedienung jeweils ein Drehknopf und ein zugehöriger Übertragungsmechanismus angeordnet sein, um eine Steuerung der Drehplattform 221 und der Schwenkplattform 222 an dem einstellbaren Sockel 220 zu verwirklichen. Als Beispiel kann der Steuerungsdrehknopf der Drehplattform 221 an der einstellbaren Plattform 220 angeordnet sein, während der Steuerungsdrehknopf der Schwenkplattform 222 an dem Träger 210 angeordnet sein kann.
Außerdem kann die Laserkalibriervorrichtung zum Erhöhen des Komforts beim Anvisieren des zu kalibrierenden Objekts (d. h. senkrecht dazu) ferner zusätzlich mit einem Laserkalibrierungsreferenzgeber 300 ausgestattet sein. Wie in 1 und 11 gezeigt, besitzt dieser eine an das zu kalibrierende Objekt anstoßende vertikale Rückwand 310 und eine auf den Lasergenerator 100 ausgerichtete Vorderwand 320; dabei ist an der Rückwand eine Kalibriermarke 311 angeordnet, und an der Vorderwand 320 ist eine Kalibriermarke 321 angeordnet, wobei die Verbindungslinie zwischen den beiden vertikal zu der Rückwand verläuft. Mit Unterstützung durch den Laserkalibrierungsreferenzgeber und mittels eines Drehens des Lasergenerators 100 um die Vertikalachse Z des Trägers 210 durch Betätigen der Drehplattform 221 wird veranlasst, dass sich das durch den Laserlichtgenerator ausgesendete Kalibrierlaserlicht und die Kalibriermarken 311 und 321 überlagern, wodurch ein Ausrichten des Laserlichtgenerators und des zu kalibrierenden Objekts schnell verwirklicht und der nachfolgende Kalibriervorgang durchgeführt werden kann.
Obwohl die Laserkalibriervorrichtung und der Laserkalibrierungsreferenzgeber bei der Anwendung eine getrennte Struktur aufweisen, können die beiden wahlweise zur Erleichterung der Tragbarkeit zusammengefügt werden, wenn sie nicht verwendet werden. Wie beispielsweise in 1 gezeigt, kann an dem Träger 210 des einstellbaren Sockels 200 ein Aufnahmeraum 211 mit einer Öffnung angeordnet sein, der den Laserkalibrierungsreferenzgeber 300 aufnehmen kann, wenn er nicht verwendet wird.
Außerdem kann die Laserkalibriervorrichtung in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen zwar in verschiedenen Arten von Laserkalibrierszenarien eingesetzt werden, ist jedoch besonders für Szenarien geeignet, in denen lineares Laserlicht zur Kalibrierung verwendet werden muss. Dabei ist aufgrund ihrer horizontalen Drehfunktion ein schnelles und präzises Nivellieren des linearen Laserlichts möglich. Zudem wird aufgrund ihrer Schwenkfunktion in Längsrichtung eine bequeme Höheneinstellung des linearen Laserlichts ermöglicht. Daher kann das durch den Laserlichtgenerator erzeugte Laserlicht ferner über einen Beugungskanal in lineares Laserlicht oder kreuzförmiges Laserlicht umgewandelt werden.
In Kombination mit der Laserkalibriervorrichtung in den vorherigen Ausführungsbeispielen stellt die vorliegende Anmeldung für diese mittels eines an dem Gehäuse 110 angeordneten Schalters 111 und mit Auslösung durch Betätigen des Schalters drei Betriebsmodi bereit: einen Einschaltmodus, einen Ausschaltmodus und einen halb gesperrten Modus. Dabei beginnt der Laserlichtgenerator im Einschaltmodus zu arbeiten und kann Kalibrierlaserlicht erzeugen, wobei sich die Schwenkrichtung des Kreuzgelenkverbindungsteils 120 für die automatische Nivellierung abhängig von der Schwerkraft verändert und nicht mehr durch andere Schwenkvorgänge eingeschränkt wird; im Ausschaltmodus stoppt der Laserlichtgenerator das Erzeugen des Kalibrierlaserlichts, wobei das Kreuzgelenkverbindungsteil 120 für die automatische Nivellierung vollständig gesperrt wird, sodass kein Schwenken mehr auftreten kann; und im halb gesperrten Modus arbeitet der Laserlichtgenerator normal, wobei, wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen erwähnt, das Halteelement 132 den Sperrbolzen 131 sperrt, sodass das Kreuzgelenkverbindungsteil 120 und der mit diesem verbundene Laserlichtgenerator nur noch in Querrichtung (d. h. in der in den Figuren durch die Längsachse X angezeigten Richtung) gedreht werden können und nicht mehr in ihrer Längsrichtung geschwenkt werden können. Ein solcher Modus eignet sich normalerweise für eine Verwendung nach abgeschlossener vertikaler Ausrichtung zwischen dem Lasergenerator und dem zu kalibrierenden Objekt (z. B. einer Wand). Hierbei ist normalerweise keine vertikale Einstellung erforderlich, sodass das Schwenken in Längsrichtung des Kreuzgelenkverbindungsteils 120 gesperrt werden kann, d. h. die vorbereitenden Justierarbeiten der Laserkalibrierung wurden bereits abgeschlossen. Anschließend kann erneut in Kombination mit dem einstellbaren Sockel (200) eine vertikale oder horizontale Bewegung (beim Justiervorgang mit der horizontalen Bewegung wird normalerweise Unterstützung durch einen Laserkalibrierungsreferenzgeber benötigt) des durch den Laserlichtgenerator ausgesendeten Laserlichts verwirklicht werden, um seine Höhe oder Position an der Wandfläche einzustellen.
Wie in 12 gezeigt, kann es bei der Anwendung des halb gesperrten Modus einer derartigen Laserkalibriervorrichtung, wenn sie Laserlicht in einer horizontalen Linie projiziert, aufgrund der Örtlichkeiten oder der Bedienung usw. dazu kommen, dass der Laserprojektionswinkel von dem zu kalibrierenden Objekt abweicht. Der Winkelfehler ϕ dieses Laserlichts in horizontaler Linie wird von Parametern wie dem Längsrichtungsschwenkwinkel θ, dem Winkel α des projizierten Kalibrierlaserlichts, der kürzesten Entfernung dv zwischen dem Lasergenerator und dem zu kalibrierenden Ziel sowie der Breite wt der Kalibriermarke auf dem Laserkalibrierungsreferenzgeber 300 usw. beeinflusst.
Weiterhin bezugnehmend auf 13 und 14 kann mittels einer Berechnungsformel der Beziehung der jeweiligen in den Figuren gezeigten Parameter zu den folgenden charakteristischen Parametern schließlich durch Berechnen der Winkelfehler Φ des Laserlichts in horizontaler Linie ermittelt werden: $d = dv / cos α,$
$tan θ = (h + Δ h) / d,$
$h = dv * tan θ,$
Aus einer Kombination der Gleichungen (1)-(3) ergibt sich Δh=dv*tanθ/cosα-h; $Δ L = t - dv * tan (α / 2),$
$t = wt / 2,$
$Φ = atan (Δ L / Δ h)$
Aus einer Kombination der Gleichungen (4)-(6) ergibt sich Φ=atan(t-dv*tan(α/2))/(dv*tanθ(1/cosα-1)).
Daher kann auch bei einem leichten Winkelfehler Φ des Laserlichts in horizontaler Linie, der bei der Bedienung auftritt, durch ein Ermitteln und Berechnen der zuvor beschriebenen bekannten Parameter der Winkelfehler Φ bestimmt werden, sodass eine Korrektur vorgenommen werden kann. Dadurch eignet sich die Vorrichtung noch besser für eine Verwendung durch den Nutzer.
Im Folgenden wird das Einstellverfahren der Laserkalibriervorrichtung, das für beliebige zuvor beschriebene Ausführungsbeispiele oder eine Kombination aus diesen geeignet ist, unter Bezugnahme auf 15 näher beschrieben. Das Verfahren kann im Wesentlichen einen Nivellierschritt und einen Justierschritt umfassen.
Dabei dient der Nivellierschritt dazu, vor der regulären Arbeit mit der Laserkalibriervorrichtung ein automatisches Nivellieren der Lasergenerator in Relation zu der Anwendungsumgebung zu verwirklichen. Wenn in der Anwendungsumgebung beispielsweise eine flache Steigung vorhanden ist, kann S100 ausgeführt werden, wobei das Sperrelement 130 entsperrt wird. Dabei schwenkt das automatische Nivellierelement unter dem Einwirken der Schwerkraft des Laserlichtgenerators den Laserlichtgenerator in mehrere Richtungen, sodass die Kalibrierlaserlicht-Ausstrahlungsrichtung des Laserlichtgenerators parallel zu der Horizontalebene ist. Anschließend wird S200 ausgeführt, wobei das Sperrelement 130 gesperrt wird und das Schwenken des automatischen Nivellierelements und des Laserlichtgenerators in Längsrichtung eingeschränkt wird. Zudem kann das automatische Nivellierelement weiterhin unter dem Einwirken der Schwerkraft des Laserlichtgenerators den Laserlichtgenerator in andere Richtungen schwenken, wodurch das automatische Nivellieren der Vorrichtung vor dem Betrieb abgeschlossen wird.
Anschließend erfolgt der Justierschritt, der dazu dient, während des Betriebs der Laserkalibriervorrichtung je nach Kalibrierungsbedarf das ausgesendete Laserlicht des Lasergenerators in Relation zu dem zu kalibrierenden Objekt zu justieren. Beispielsweise kann zum Justieren der Höhe des Kalibrierlaserlichts S300 ausgeführt werden, wobei durch Einstellen der einstellbaren Plattform 220 des einstellbaren Sockels 200 die einstellbare Plattform 220 und der mit ihr verbundene Lasergenerator 100 in Längsrichtung um die Querachse Y des Trägers 210 geschwenkt werden, um die Höhe des ausgesendeten Kalibrierlaserlichts einzustellen. Darüber hinaus kann zum Einstellen der Rechtwinkligkeit des Kalibrierlaserlichts und des zu kalibrierenden Objekts (z. B. einer Wandfläche) S400 ausgeführt werden, wobei durch Einstellen der einstellbaren Plattform 220 des einstellbaren Sockels 200 die einstellbare Plattform 220 und der mit ihr verbundene Lasergenerator 100 in Querrichtung um die Vertikalachse Z des Trägers 210 geschwenkt werden, um das ausgesendete Kalibrierlaserlicht einzustellen, sodass es die Verbindungslinie der Kalibriermarken 311 und 321 überlagert, wodurch die Justierung der Rechtwinkligkeit mit der Wandfläche verwirklicht wird. Man sei sich bewusst, dass das Schwenken des automatischen Nivellierelements und des Laserlichtgenerators in Längsrichtung zwar gesperrt ist, aber beim Justiervorgang für die reguläre Arbeit, wenn mittels anderen Zubehörs oder eines menschlichen Eingreifens eine Höheneinstellung des ausgesendeten Laserlichts verwirklicht wird, mittels eines Schwenkens des nicht gesperrten automatischen Nivellierelements in andere Richtungen zu einem gewissen Maß eine Nivellierung verwirklicht wird.
Die obigen konkreten Ausführungsformen dienen nur der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung und stellen keine Einschränkung der vorliegenden Anmeldung dar. Zur Beschreibung von relativen Positionsbeziehungen werden in der vorliegenden Anmeldung relative Ausrichtungsbegriffe wie links und rechts oder oben und unten usw. verwendet, die jedoch keine Einschränkung der absoluten Positionen darstellen. Gewöhnliche Fachleute auf dem technischen Gebiet können ferner, ohne vom Bereich der vorliegenden Anmeldung abzuweichen, verschiedene Änderungen und Variationen der technischen Lösungen der vorliegenden Anmeldung vornehmen, weshalb alle äquivalenten technischen Lösungen ebenfalls dem Umfang der vorliegenden Anmeldung zuzurechnen sind, wobei der Patentschutzbereich der vorliegenden Anmeldung durch die Patentansprüche definiert werden soll.

Claims

Laserkalibriervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: Lasergenerator (100), ausgestattet mit: Gehäuse (110); Laserlichtgenerator, der in dem Gehäuse (110) angeordnet ist und dem Erzeugen von Kalibrierlaserlicht dient; automatisches Nivellierelement, das in dem Gehäuse (110) angeordnet ist, wobei das automatische Nivellierelement mit dem Laserlichtgenerator verbunden ist und unter Einwirken der Schwerkraft des Laserlichtgenerators den Laserlichtgenerator in mehrere Richtungen schwenkt, sodass die Kalibrierlaserlicht-Ausstrahlungsrichtung des Laserlichtgenerators parallel zu der Horizontalebene ist; wobei die Laserkalibriervorrichtung einen halb gesperrten Zustand haben kann und im halb gesperrten Zustand das Schwenken des automatischen Nivellierelements in Längsrichtung eingeschränkt wird.
Laserkalibriervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Nivellierelement ein Kreuzgelenkverbindungsteil (120) umfasst, das unter Einwirken der Schwerkraft den Laserlichtgenerator in Längsrichtung um die Querachse (Y) des Kreuzgelenkverbindungsteils (120) schwenkt und/oder den Laserlichtgenerator in Querrichtung um die Längsachse (X) des Kreuzgelenkverbindungsteils (120) schwenkt, sodass das durch den Laserlichtgenerator ausgesendete Kalibrierlaserlicht parallel zur Horizontalebene ist; und Sperrelement (130), das dazu dient, das Schwenken des Kreuzgelenkverbindungsteils (120) alleinig in Längsrichtung einzuschränken.
Laserkalibriervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (130) einen in dem Gehäuse (110) angeordneten Sperrbolzen (131) oder ein Halteelement (132) sowie ein entsprechendes, an dem Kreuzgelenkverbindungsteil (120) angeordnetes Halteelement (132) oder einen Sperrbolzen (131) umfasst; wobei bei einem Sperren des Sperrbolzens (131) durch das Halteelement (132) das Sperrelement (130) alleinig das Schwenken des Kreuzgelenkverbindungsteils (120) in Längsrichtung sperrt.
Laserkalibriervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzgelenkverbindungsteil (120) Folgendes umfasst: mit dem Gehäuse verbundener Kreuzgelenkträger (121), mit dem Laserlichtgenerator verbundene Auslegerbaugruppe (122) und schwenkbar zwischen dem Kreuzgelenkträger (121) und der Auslegerbaugruppe (122) verbundene Kreuzgelenkwelle (123); wobei die Kreuzgelenkwelle (123) eine sich entlang der Querachse (Y) des Kreuzgelenkverbindungsteils (120) erstreckende erste Antriebswelle (123a) und eine sich entlang der Längsachse (X) des Kreuzgelenkverbindungsteils (120) erstreckende zweite Antriebswelle (123b) umfasst.
Laserkalibriervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (123a) schwenkbar mit dem Kreuzgelenkträger (121) verbunden und die zweite Antriebswelle (123b) schwenkbar mit der Auslegerbaugruppe (122) verbunden ist.
Laserkalibriervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (130) dazu dient, alleinig das Drehen der ersten Antriebswelle (123a) einzuschränken.
Laserkalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner Folgendes umfasst: einstellbarer Sockel (200), mit Folgendem ausgestattet: Träger (210); und einstellbare Plattform (220), die mit dem Lasergenerator (100) und dem Träger (210) verbunden ist und in Längsrichtung um die Querachse (Y) des Trägers (210) geschwenkt werden kann und in Querrichtung um die Vertikalachse (Z) des Trägers (210) geschwenkt werden kann.
Laserkalibriervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Laserkalibrierungsreferenzgeber (300) umfasst, der eine an das zu kalibrierende Objekt anstoßende vertikale Rückwand (310) und eine auf den Lasergenerator (100) ausgerichtete Vorderwand (320) besitzt; wobei an der Rückwand (310) und der Vorderwand (320) jeweils Kalibriermarken (311, 321) angeordnet sind und die Verbindungslinie der Kalibriermarken (311, 321) senkrecht zu der Rückwand verläuft.
Laserkalibriervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger einen Aufnahmeraum (211) mit einer Öffnung umfasst und der Aufnahmeraum dem Aufnehmen des Laserkalibrierungsreferenzgebers (300) dient.
Laserkalibriervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Plattform (220) Folgendes umfasst: Drehplattform (221), die mit dem Lasergenerator (100) verbunden ist und den Lasergenerator (100) in Querrichtung um die Vertikalachse (Z) des Trägers (210) schwenken kann; und Schwenkplattform (222), die mit der Drehplattform (221) verbunden ist und den Lasergenerator (100) und die Drehplattform (221) in Längsrichtung um die Querachse (Y) des Trägers (210) schwenken kann.
Laserkalibriervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite der Schwenkplattform (222) eine kreisförmige Öffnung angeordnet ist und die Drehplattform (221) als kreisförmige Plattform konfiguriert ist; wobei die kreisförmige Plattform in der kreisförmigen Öffnung der Schwenkplattform (222) angeordnet wird.
Laserkalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: Einschaltmodus, in dem der Laserlichtgenerator mit dem Erzeugen von Kalibrierlaserlicht beginnt, wobei der Laserlichtgenerator in Längsrichtung um die Querachse (Y) des Kreuzgelenkverbindungsteils (120) geschwenkt werden kann und der Laserlichtgenerator in Querrichtung um die Längsachse (X) des Kreuzgelenkverbindungsteils (120) geschwenkt werden kann; Ausschaltmodus, in dem der Laserlichtgenerator das Erzeugen von Kalibrierlaserlicht einstellt, wobei sowohl das Schwenken in Längsrichtung als auch das Schwenken in Querrichtung des Laserlichtgenerators gesperrt ist; und halb gesperrter Modus, in dem der Laserlichtgenerator mit dem Erzeugen von Kalibrierlaserlicht beginnt, wobei der Laserlichtgenerator in Längsrichtung um die Querachse (Y) des Kreuzgelenkverbindungsteils (120) gesperrt ist und der Laserlichtgenerator in Querrichtung um die Längsachse (X) des Kreuzgelenkverbindungsteils (120) geschwenkt werden kann.
Einstellverfahren einer Laserkalibriervorrichtung für eine in einem der Ansprüche 2 bis 12 beschriebene Laserkalibriervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: S100, Entsperren des Sperrelements (130), wobei das automatische Nivellierelement mit dem Laserlichtgenerator verbunden ist und unter Einwirken der Schwerkraft des Laserlichtgenerators den Laserlichtgenerator in mehrere Richtungen schwenkt, sodass die Kalibrierlaserlicht-Ausstrahlungsrichtung des Laserlichtgenerators parallel zur Horizontalebene ist; und S200, wobei das Sperrelement (130) gesperrt wird und das Schwenken des automatischen Nivellierelements und des Laserlichtgenerators in Längsrichtung eingeschränkt wird und wobei das automatische Nivellierelement zudem weiterhin unter dem Einwirken der Schwerkraft des Laserlichtgenerators den Laserlichtgenerator in andere Richtungen schwenken kann.
Einstellverfahren einer Laserkalibriervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Laserkalibriervorrichtung ferner den einstellbaren Sockel (200) umfasst, das Einstellverfahren ferner Folgendes umfasst: S300, wobei durch Einstellen der einstellbaren Plattform (220) des einstellbaren Sockels (200) die einstellbare Plattform (220) und der mit ihr verbundene Lasergenerator (100) in Längsrichtung um die Querachse (Y) des Trägers (210) geschwenkt werden, um die Höhe des ausgesendeten Kalibrierlaserlichts einzustellen.
Einstellverfahren einer Laserkalibriervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Laserkalibriervorrichtung ferner den Laserkalibrierungsreferenzgeber (300) umfasst, das Einstellverfahren ferner Folgendes umfasst: S400, wobei durch Einstellen der einstellbaren Plattform (220) des einstellbaren Sockels (200) die einstellbare Plattform (220) und der mit ihr verbundene Lasergenerator (100) in Querrichtung um die Vertikalachse (Z) des Trägers (210) geschwenkt werden, um das ausgesendete Kalibrierlaserlicht einzustellen, sodass es die Verbindungslinie der Kalibriermarken (311, 321) überlagert.