DE19708467A1 - Handmeßgerät zur indirekten sowie mehrdimensionalen Vermessung und Positionshilfe zum Zeigen von Sollpositionen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät und ein Gerätesystem zur indirekten sowie mehrdimensionalen Vermessung zueinander verdeckter Objekte, wobei die räumliche Position von Punkten sowie die Ausrichtung von Geraden und Ebenen bestimmbar ist. Zusätzlich betrifft die Erfindung eine Hilfsvorrichtung zum schnellen räumlichen Bestimmen von Sollpositionen. Diese Hilfsvorrichtung dient dem vereinfachten Markieren und Positionieren von Objekten, insbesondere für den Innenausbau. Der Innenausbau zeichnet sich oft durch eine hohe Anzahl und Dichte, leicht verwechselbarer Objektpunkte aus, die häufig zueinander verdeckt sind. Balken, Säulen, Wandvorsprünge, Treppen und Einrichtungsgegenstände können die direkte Vermessung von Abständen verhindern und erfordern normalerweise ein komplizierteres Aufmaß über zusätzlich zu vermessende Hilfspunkte.

Für die Vermessung baulicher Objekte werden üblicherweise Entfernungsmeßgeräte, Niveliergeräte, Theodoliten und Tachymeter verwendet. Mehrdimensionale oder indirekt zu ermittelnde Maße werden dabei über nacheinander durchzuführende Teilmessungen zu verschiedenen Bezugspunkten und eine rechentechnische Verarbeitung gewonnen. Zur Vermeidung des Positionierens, frei im Raum liegender Hilfspunkte, ist es auch üblich, verdeckte Meßpunkte mit einer Meßlanze anzutasten, um zunächst die Koordinaten zweier sichtbarer Hilfspunkte auf dieser Meßlanze zu bestimmen, wobei diese anschließend in eine Berechnung der Koordinaten des Anschlagpunktes eingehen.

Für die Bauausführung ist der Einsatz preiswerter, robuster und frei beweglicher Handmeßgeräte üblich, die auf der Laufzeitmessung von Ultraschall oder Laserlicht basieren. Dabei wird die Reflexion der natürlichen Oberfläche eines Objektes oder die eines am Objekt anliegenden Reflektors genutzt. Für zuverlässige Messungen mit Ultraschallsensoren ist die Verwendung eines zusätzlichen signalwandelnden Endgerätes üblich. Meist erfolgt noch eine Laufzeitkorrektur mit Hilfe zusätzlicher Temperatursensoren.

Für umfangreiche Vermessungsaufgaben werden stationär aufzustellende Tachymeter mit integriertem Computer eingesetzt. Sie ermöglichen eine zeichnungs- und konstruktionsgerechte Ausgabe bestimmter, indirekt erfaßter oder mehrdimensionaler Meßdaten, die gegebenenfalls als komplexe Drahtgittermodelle ausgegeben werden. Die Koordinaten eines Objektpunktes, werden bei Tachymetern mit Hilfe zweier Winkelgeber und einer Laserlaufzeitmessung erfaßt, wobei eine sehr genaue manuelle Winkelausrichtung auf das jeweilige Zielobjekt erforderlich ist. Bei Motortachymetern kann diese Zielausrichtung auch automatisiert erfolgen. Eine ausreichende Unabhängigkeit von der Beschaffenheit und Oberflächenausrichtung der Objekte, wird mit Hilfe von Reflektoren erzielt. Diese sind dann mit einem mechanischen Objektanschlag versehen.

Die bekannten Meßsysteme sind unzureichend auf die besonderen Anforderungen des Innenausbaus ausgerichtet. Hier ist die schnelle Erfassung besonders vieler, oft verdeckter Punkte erforderlich. Tachymeter bieten zwar den größten Bedienkomfort, sie sind aber für einen breiteren Einsatz zu teuer, nicht robust genug und bedürfen immer einer stabilen stationären Aufstellung sowie einer aufwendigen Zielausrichtung. Unterschiedlich verdeckte Objektpunkte erfordern zudem einen häufigen Standortwechsel, um die jeweils erforderliche Sichtverbindung zu ermöglichen. Einfache Entfernungsmeßgeräte ermöglichen weder die einfache Bestimmung von verdeckten Objektpunkten, noch die von mehrdimensionalen Koordinaten. An allen elektronischen Vermessungsgeräten ist überdies nachteilig, daß Sollpositionen beim Abstecken oder Positionieren, nur durch iterative räumliche Annäherung eines Handgerätes bei fortlaufender Messung bestimmbar sind. Beim Bauablauf ist aber gerade das schnelle und fehlerfreie Positionieren, Markieren und Abstecken auf vorhandenen Objektoberflächen wichtig.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfach zu handhabendes und vielseitiger verwendbares Handmeßgerät zu entwickeln, das mit preiswerten und robusten Sensoren arbeitet und daß die relative Position zueinander verdeckter Objekte, ohne externe Vermessung von Hilfspunkten, in einem indirekten Meßvorgang bestimmt. Zusätzlich besteht die Aufgabe eine einfach durchführbare, mehrdimensionale Vermessung sowie eine vereinfachte Bestimmung räumlicher Sollpositionen zu ermöglichen.

Die Aufgabe der indirekten Vermessung zueinander verdeckter Objekt und Bezugspunkte wird unter Verwendung eines Entfernungssensors, welcher mit einem Objektanschlag versehen ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst,

• a) daß der Anschlagabstand zur Sensorachse auf ein nicht mehr vernachlässigbares Maß erhöht ist, damit der Bediener das im Umkreis vom Objektpunkt bewegliche Sensorelement im Sichtbereich des Endpunktes positionieren kann,
• b) und daß der Anschlagabstand in die Meßwertberechnung eingeht, so daß die Meßentfernung ohne externe Vermessung eines zusätzlichen Hilfspunktes bestimmt ist.

Auf diese Weise ist der sonst extern zu vermessende Hilfspunkt im Handmeßgerät in Form eines Sensorpunktes integriert. Im Umkreis des Anschlagabstandes ist der Sensorpunkt durch den Bediener frei im Raum beweglich. Dabei kann die Lage des Sensorpunktes und der Sensorachse bezüglich des Objektanschlages unveränderlich und konstruktiv vorbestimmt sein oder veränderlich und zusätzlich erfaßbar. Sind Anschlagabstand und Sensorversatz veränderlich, so ergeben sich für deren Messung beziehungsweise Bestimmung keine hohen Genauigkeits­ anforderungen.

Je nach Art des Entfernungssensors, ist die Lösung der Aufgabe vorzugsweise nach Anspruch 2 oder Anspruch 2 und 3 zu spezifizieren.

Wird beispielsweise ein gerichtet wirkender Lasersensor verwendet, so ist die Lage seiner Sensorachse konstruktiv vorbestimmt. Der Objektpunkt ist dann entsprechend Anspruch 2 über einen Objektschenkel anzutasten, wobei sich Sensorachse und Objektschenkelachse wie die Schenkel eines Zirkels schneiden. Ist der Winkel zwischen beiden Achsen unveränderlich vorbestimmt, so ist zur Ausrichtung des Lasers auf einen Bezugspunkt, eine entsprechende Bewegungsfreiheit des Objektschenkels erforderlich. Deshalb wird der Objektschenkel vorteilhafterweise kontinuierlich schwenkbar gestaltet und sein Winkel zur Sensorachse mit einem einfachen Winkelgeber erfaßt. Bei beschränkter Länge des Objektschenkels, genügen geringe Winkelauflösungen. Für die Länge des Objektschenkels ist es praktisch ausreichend, wenn diese in einigen vorbestimmten Stellungen fixierbar ist. So entsteht ein einfach zu handhabendes, zirkelartiges Entfernungsmeßgerät mit einem mechanischen sowie einem optischen Schenkel. Der mechanische Objektschenkel kann dabei auch in sich abgewinkelt sein. Versieht man den Objektschenkel mit einem Geradenanschlag, so ist das Meßgerät zusätzlich zur Winkelmessung geeignet. Darüber hinaus ist es entsprechend der Beschreibung aus Anspruch 4 und 5 auch möglich, daß dieses zirkelartige Entfernungsmeßgerät der mehrdimensionalen Positions­ bestimmung dient oder entsprechend Anspruch 6, mit einem schenkelförmigen Handbezugsgerät zusammenwirkt. In beiden Fällen ist eine Bedienerführung oder automatische Meßablauf­ steuerung durch ein spezielles Meßprogramm vorteilhaft. Solche Meßprogramme sind prinzipiell von computergesteuerten Tachymetern bekannt.

Wird beispielsweise ein divergent strahlender, richtungsunabhängig wirkender Ultraschallsensor verwendet, so ist der nach Anspruch 2 ausgeführte Objektschenkel gemäß Anspruch 3 zu spezifizieren. Da hierbei die Winkellage der wirksamen Sensorachse nicht direkt vorbestimmbar oder meßbar ist, wird sie mittelbar über ein entsprechend Anspruch 3 zusätzlich am Objektschenkel angeordnetes Sensorelement und über eine Meßwertberechnung bestimmt. Auch für diese Ausführungsform ist das Verfahren zur mehrdimensionalen Vermessung nach Anspruch 4 und ein Bezugssystem nach Anspruch 5 anwendbar. Im Gegensatz zu Tachymetern befindet sich das Meßgerät, bei Verwendung eines stationären Bezugssystems, nicht am stationären Teil, sondern am frei beweglichen Objektanschlag. Eine lotrechte Ausrichtung ist dabei nicht erforderlich. Anstelle der Ultraschallsensoren sind auch divergent strahlende Lasersensoren in Verbindung mit Tripelreflektoren oder Funkantennen in Verbindung mit entsprechenden Reflektoren einsetzbar. Für Funkwellen steht ein Bereich von größeren Wellenlängen zur Verfügung, weil die räumliche Ausdehnung der Antennen, durch die vom Anschlag entfernte Anordnung, keinen starken Einschränkungen unterliegt. Die entsprechende Dimensionierung erfolgt vorzugsweise so, daß die Funkwellen auch dünne Objekte, wie beispielsweise Trennwände und Möbel, durchdringen können. Eine automatische Identifikation verschiedener, in der Sensorstrahlung befindlicher Reflektoren, kann mit Hilfe vorgesetzter Filter oder mit einer Multiplexsteuerung der Reflektorwirkung erfolgen.

Anspruch 6 beschreibt ein Meßgerätesystem, das aus einem schenkelartigen Handmeßgerät und einem schenkelartigen Handbezugsgerät besteht. Jedes der beiden Geräte ist frei beweglich und besitzt jeweils einen eigenen internen Hilfs- beziehungsweise Sensorpunkt, so daß kompliziertere Verdeckungen von Objektpunkten überbrückt werden können. Bei einem Meßvorgang wird die relative Lage beider Schenkel mit vorzugsweise vier Parametern bestimmt. Dadurch können nicht nur verschiede Abstände, sondern auch verschiedene Winkel bestimmt werden. Infolgedessen ist es möglich, nach einer Messung eine oder mehrere unabhängige Meßgrößen anzuzeigen.

Anspruch 7 beschreibt weitere Lösungsdetails für die Vermessung von Geraden und Ebenen sowie zur Übertragung räumlicher Paßformen. Weiterhin sind Besonderheiten von Sensoren sowie Anordnungen und Verfahren zur Erzielung einer hohen Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Meßwerte beschrieben. Diesem Ziel dient auch der Einsatz globaler Positionssensoren, die beispielsweise Himmelsrichtung, Lot, Höhe sowie Längen- und Breitengrade liefern. Hervor­ zuheben ist auch die Laufzeitkorrektur mit einer in ihrer Länge bestimmten Referenzmeßstrecke. Eine solche Korrektur wirkt, im Gegensatz zu Temperaturfühlern, verzögerungsfrei und berücksichtigt alle atmosphärischen Störgrößen. Mit komplexen automatisierten Korrektur­ verfahren können ortsabhängig veränderliche Signallaufzeiten erfaßt, zwischengespeichert und über die jeweilige Sensormeßstrecke integrierend berücksichtigt werden.

Anspruch 8 beschreibt die Lösung für eine Positionierhilfe. Sie eignet sich als Gerätezusatz sowohl für gebräuchliche Entfernungsmeßgeräte, als auch für die erfindungsgemäßen mehrdimensionalen Handmeßgeräte und ist dadurch gekennzeichnet,

• a) daß mit dem Handmeßgerät eine ein- oder zweidimensionale Skala verbunden ist, die mit Hilfe der auf ihr abgebildeten relativen Positionsabweichung räumlich auf die Sollposition zeigt, so daß der Bediener eine entsprechende Markierung oder Objektpositionierung vornehmen kann,
• b) oder daß mit dem Handmeßgerät ein von der relativen Abweichung, per Hand oder Automatik gesteuerter, ein- oder mehrdimensional beweglicher Zeiger verbunden ist, der räumlich auf den Punkt der Sollposition zeigt, wobei ein mehrdimensionaler Zeiger vorzugsweise aus zwei oder drei Zeigerschenkeln steuerbarer Länge besteht, welche am Punkt der Sollposition über ein Gelenk miteinander verbundenen sind und dort eine entsprechende Zeigerspitze bilden.

Die Sollposition kann auf unterschiedliche Art vorgegeben sein und zwar durch Tastatureingabe, Referenzmessungen, Rastermaße, gespeicherte Systemmaße oder externe Datenquellen. Mit dem Handmeßgerät wird zunächst die aktuelle Istposition bestimmt, um dann die entsprechende Positionsabweichung anzuzeigen. Diese Abweichung findet nach Merkmal a) ihre Entsprechung auf einer mit dem Gerät verbundenen Skala, so daß der Bediener eine exakte Markierung der Sollposition vornehmen kann. Nur wenn sich das Handmeßgerät noch nicht im Skalen- oder Zeigerbereich befindet, ist es erneut zu plazieren. Mit Merkmal b) ist eine automatisierte Lösung und eine Realisierungsvariante für einen zwei- oder dreidimensionalen Zeiger beschrieben.

Vorteilhaft gegenüber bekannten Entfernungsmeßgeräten ist, daß es durch den erfindungs­ gemäß bestimmten Anschlagabstand vom Sensor ermöglicht wird, größere Sensorelemente mit besseren Eigenschaften oder niedrigerem Preis zu verwenden und die Lage des Anschlages präzise zu bestimmen. Die verbesserte Präzision des Anschlages ist besonders bei Vermessungen im Nahbereich von Bedeutung.

Im Bereich des Innenausbaues, ermöglicht der Anschlagabstand eine wesentlich vereinfachte und schnellere Vermessungen von Größen, die ansonsten wegen Objektverdeckungen nur indirekt bestimmbar wären. Dabei bleibt die prinzipielle Bewegungsfreiheit von Handmeßgeräten erhalten. Allgemein hervorzuheben ist, die für ein Handmeßgerät große Vielfalt möglicher Meßfunktionen, die bis zur integrierten mehrdimensionalen Vermessung reicht. Die objektnahe Erfassung mehrerer Koordinaten in einem Meßvorgang, erleichtert und beschleunigt die Vermessung komplizierter Objekte. Gegenüber Tachymetern führt die erfindungsgemäße Lösung zu robusteren und wesentlich preiswerteren Geräten, wobei geringere oder keine Anforderungen an deren Ausrichtung bestehen. Auch der Anwendungsbereich der Flächen-, Volumen- und Massenbestimmungen ist nun mit billigeren Geräten erreichbar. In Verbindung mit einem aufstellbaren Bezugsgerät, sind mehrdimensionale Vermessungen von einer einzigen Bedienperson durchführbar.

Mit den erfindungsgemäßen divergenten Ultraschallmeßstrecken ergeben sich, bei beschränkten Meßentfernungen, besonders preiswerte und bedienfreundliche Lösungen, die in Verbindung mit den beschriebenen Korrektur- und Prüfverfahren auch ausreichend zuverlässige Ergebnisse liefern.

Erweiterte Anwendungsbereiche folgen aus der Winkelmessung mit zwei völlig unabhängig voneinander beweglichen Schenkeln. Dabei können sich fremde Objekte im Bereich des Schnittpunktes der Schenkelachsen befinden. Darüber hinaus sind Winkelmessungen möglich, wenn sich die Schenkelachsen nicht schneiden und in einem größeren Abstand zueinander liegen, was zum Beispiel beim An- und Austritt gewendelter Treppen typisch ist.

Aufgaben des Markierens von Sollpositionen sind meist aufwendiger als die bloße Vermessung, dennoch werden sie von gebräuchlichen elektronischen Meßgeräten nur wenig unterstützt. Meist ist die iterative Annäherung eines Handgerätes bis zum Erreichen der exakten Sollposition, bei ständig wiederholter Messung erforderlich. Diesen Nachteil vermeidet die beschriebene Positionierhilfe, da sie räumlich auf die vorgegebene Sollposition zeigt. Von praktischen Nutzen ist insbesondere die Ausführungsvariante mit einem Zeiger, der das zweidimensionale Markieren auf Ebenen unterstützt. Die sonst üblichen Hilfskonstruktionen können dadurch völlig entfallen, was neben der Zeitersparnis auch dem Schutz empfindlicher Oberflächen dient. Zudem kann diese Variante, nach Grobpositionierung per Hand, wie ein Plotter betrieben werden, dabei ist der Zeiger mit einem Zeichenstift zu versehen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt ein aus einem Objektschenkel 1 bestehendes Handmeßgerät, daß mit einem unabhängig beweglichen Bezugsgerät zusammenwirkt, welches vom Bezugsschenkel 2 gebildet wird. Der Objektschenkel 1 liegt am Objektpunkt 3 an und enthält zwei Sensorelemente 4 mit den zugehörigen Sensorpunkten. Die Bedien- und Anzeigeeinheit ist nicht dargestellt, sie sollte sich vorzugsweise am oberen Teil des Objektschenkels 1 befinden. Die Sensorelemente 4 sind als Kugelstrahler für Ultraschallsignale ausgeführt und können aus einer elektrisch abgeschirmten Funkenstrecke beziehungsweise Plasmasäule bestehen. Damit sind Signalamplituden möglich, die Meßentfernungen über mehr als 10 m ermöglichen. Alternativ kann für ein Sensorelement eine Kombination aus piezoelektrischem Kugelstrahler für kürzere Entfernungen und einem Richtstrahler für größere Entfernungen eingesetzt werden. Zum Vermessen der größeren Entfernungen ist dann jedoch ein ungefähres Ausrichten auf die zu erreichenden Endpunkte erforderlich.

Die Endelemente 5 befinden sich am Bezugsschenkel 2, der über seinen Bezugsanschlag an einem Bezugspunkt 6 und gegebenenfalls an einer Bezugsgeraden 7 anliegt. Die Endelemente 5 werden aus Signalempfängern mit Kugelcharakteristik gebildet und senden das empfangene Laufzeitsignal mittels Infrarot- oder Funksignalen zum Handmeßgerät zurück. Der Bezugsschenkel 2 ist vorteilhafterweise mit einem aufklappbaren Ständer versehen, damit dessen Positionierung am Bezugsobjekt ohne einen zweiten Bediener möglich ist. Die Sensormeßstrecken 8 führen von jedem der Sensorelemente 4 zu jedem der Endelemente 5 und sind gestrichelt dargestellt. Die Sensorelemente 4 senden ihre Signale mit einem geringen Zeitversatz aus, damit für die Endelemente 5 eine Identifikation der jeweiligen Signalquelle möglich ist. In einer Recheneinheit des Handmeßgerätes werden die Signallaufzeiten ausgewertet. Dann erfolgt die Berechnung einer oder mehrerer ausgewählter Meßgrößen. Mit der Anordnung aus Fig. 1 sind vier unabhängige Meßgrößen bestimmbar. Die gepunkteten Linien repräsentieren beispielhaft die Distanz 9 zwischen Objektpunkt 3 und Bezugspunkt 6, den Abstand 10 zwischen Objektpunkt 3 und der Achse der Bezugsgeraden 7 sowie den Versatz 11 des Objektpunktes 3 zur Achse der Bezugsgeraden 7. Zudem ist die Winkellage beider Schenkelachsen zueinander bestimmbar.

Fig. 2 zeigt ein Handmeßgerät mit reflektorlosem Lasersensor. Der Objektschenkel 1 liegt am Objektpunkt 3 und gegebenenfalls an einer Objektgeraden an. Das als Lasersensor ausgeführte Sensorelement 4 ist drehbar am Objektschenkel 1 befestigt, wobei der gestrichelt dargestellte Winkel zwischen Objektschenkelachse und Sensorachse mit einem Winkelgeber erfaßt wird. Die Länge des Objektschenkels 1 kann auch veränderbar sein, ist dann aber für die Meßwertberechnung zu erfassen. Der vom Sensorelement 4 ausgehende Laserstrahl, ist durch den Bediener auf den Bezugspunkt 6 auszurichten und bildet die Sensormeßstrecke 8.

Die Fig. 3 und 4 zeigen das Zusammenspiel, beider schenkelartiger Handmeßgeräte, mit drei verschieden angeordneten Endpunkten für die dreidimensionale Vermessungen von Objektpunkten.

In Fig. 3 sind Endelemente 5 für Ultraschallsensoren an einem Bezugsgestell 12 angeordnet, so daß die Entfernungen zwischen den Endpunkten konstruktiv vorbestimmt sind. Die Gestellfüße können als Bezugspunkte 6 definiert sein. Die Meßbereitschaft ist unmittelbar mit der Aufstellung des Bezugsgestelles 12 gegeben. Zunächst werden die Entfernungen der Sensormeßstrecken 8 bestimmt. In Verbindung mit den Maßen des Objektschenkels 1 erfolgt die Berechnung der gepunktet dargestellten Entfernungen, welche sich zwischen Objektpunkt 3 und den Endpunkten befinden. Unter Einbeziehung der Maße des Bezugssystems, werden die Koordinaten des Objektpunktes 3 berechnet.

Fig. 4 zeigt die geometrischen Verhältnisse bei der dreidimensionalen Vermassung mit einem Lasermeßgerät, das entsprechend der Beschreibung von Fig. 2 aufgebaut ist. Im Gegensatz zur Variante mit Kugelstrahlern, ist es hier jedoch erforderlich, daß der Bediener den Laser in aufeinanderfolgenden Teilmessungen auf die verschiedenen Endpunkte beziehungsweise Endelemente 5 ausrichtet. Bei den verschiedenen Teilmessungen, kann der Objektschenkel 1, anders als in der Zeichnung dargestellt, verschiedene Stellungen einnehmen. Dies hat aber keine Auswirkungen auf die Bestimmung der jeweiligen, gepunktet dargestellten Entfernung zwischen Objektpunkt 3 und Endelement 5.

Fig. 5 zeigt ein Handmeßgerät mit einem zweidimensional steuerbaren Positionszeiger 13 zum Anzeigen vorgegebener Sollpositionen auf einer Objektfläche. Das Handmeßgerät besteht, wie bereits beschrieben, aus einem die Sensorelemente 4 tragenden Objektschenkel 1. Dieser wird grob von Hand positioniert. Seine genaue Lage zu den fest im Raum angeordneten Endelementen 5, die das Bezugssystem bestimmen, wird mit Hilfe der gestrichelt dargestellten Sensormeßstrecken 8 ermittelt. Daraus wird die relative Positionsabweichung berechnet und in eine Steuergröße für den Positionszeiger 13 umgewandelt. Am Objektschenkel 1 befinden sich die entsprechenden Zeigerantriebe. Diese sind wie ein Rollbandmaß aufgebaut, dessen abgewickeltes Metallband in sich steif ist und je einen Zeigerschenkel 14 bildet. Die ausgefahrene Länge des jeweiligen Zeigerschenkels 14 wird vorzugsweise durch einen Schrittmotor gesteuert. Die Zeigerschenkel sind beim Positionszeiger 13 über ein Gelenk miteinander verbunden. Mit dieser Konstruktion bleibt die Handlichkeit des Objektschenkels 1, trotz eines relativ großen Zeigebereiches, erhalten. Eindimensionale Sollpositionen sind ohne jeden motorischen Aufwand anzeigbar. Dazu ist auf dem Objektschenkel 1 eine, zwischen den Sensorelementen 4 liegende Skala 15 angeordnet. In der Abbildung ist deren Bezug zu einer Koordinate der Sollposition dargestellt.

Fig. 6 zeigt am Beispiel eines Grundrisses mit einem Wandvorsprung, wie zueinander verdeckte Punkte unter Verwendung eines Lasersensors, ohne Hilfskonstruktionen vermessen werden. Auf der Seite des Objektschenkels 1 wird ein schwenkbares Sensorelement 4 verwendet. Vom Bediener sind die Endelemente 5 nacheinander anzuvisieren und zu vermessen. Während das Handmeßgerät mit seinem Objektschenkel 1 zwischen beiden Teilmessungen seine Position verändern darf, muß der Bezugsschenkel 2 unveränderlich stehen bleiben. Sinnvollerweise wird man ihn mit einem Stativzusatz fixieren. Der Bezugsschenkel 2 ist abgewinkelt dargestellt, was für die Erfassung kompliziert verdeckter Bezugspunkte 6 vorteilhaft ist.

Bezugszeichenliste

1

Objektschenkel

2

Bezugsschenkel

3

Objektpunkt

4

Sensorelement

5

Endelement

6

Bezugspunkt

7

Bezugsgerade

8

Sensormeßstrecke

9

Distanz zwischen Objektpunkt und Bezugspunkt

10

Abstand zwischen Objektpunkt und Bezugsgerade

11

Versatz des Objektpunktes zur Bezugsgeraden

12

Bezugsgestell

13

Positionszeiger

14

Zeigerschenkel

15

Skala

Claims (8)

1. Handmeßgerät zur indirekten Vermessung zueinander verdeckter Objekt- und Bezugspunkte, bestehend aus einem die Sensormeßstrecke zwischen einem Sensorelement und einem entfernt liegenden Endpunkt erfassenden Entfernungssensor und bestehend aus einem nahe der Sensorachse befindlichen und an einem Objektpunkt anzulegenden Objektanschlag, wobei eine Meßwertberechnung für die zwischen Objektpunkt und Endpunkt liegende Meßentfernung durchgeführt wird, in die gegebenenfalls ein axialer Versatz des Objektanschlages gegenüber dem Sensorelement eingeht, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß der Anschlagabstand zur Sensorachse auf ein nicht mehr vernachlässigbares Maß erhöht ist, damit der Bediener das im Umkreis vom Objektpunkt bewegliche Sensorelement im Sichtbereich des Endpunktes positionieren kann,
• b) und daß der Anschlagabstand in die Meßwertberechnung eingeht, so daß die Meßentfernung ohne externe Vermessung eines zusätzlichen Hilfspunktes bestimmt ist.

2. Handmeßgerät zur indirekten Vermessung nach Anspruch 1, ein Sensorelement enthaltend, welches eine feste und auf einen entfernten Endpunkt auszurichtende Sensorachse besitzt, beispielsweise einen Laser, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß Objektanschlag und Sensorelement über einen Objektschenkel miteinander verbunden sind und eine Objektschenkelachse bestimmen, so daß der punktförmige Objektanschlag um einen definierten Geraden- oder Flächenanschlag erweitert werden kann,
• b) und daß der Anschlagabstand sowie der zwischen Objektschenkelachse und Sensorachse liegende Schenkelwinkel in die Meßwertberechnung eingehen, wobei jeder Objektschenkelparameter konstruktiv fixiert und fest vorgegeben oder veränderlich und für die Meßwertberechnung erfaßbar ist.

3. Handmeßgerät zur indirekten Vermessung nach Anspruch 2, jedoch ein Sensorelement enthaltend, welches richtungsunabhängig wirkt und dessen Sensorachse mit der relativen Lage eines den Endpunkt bestimmenden Endelementes bestimmt wird, beispielsweise ein divergent strahlender Lasersensor mit Tripelreflektor oder ein Ultraschallsensor mit Signalwandler als Endelement, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß mit dem Objektschenkel mindestens ein zusätzliches Sensorelement verbunden ist
• b) und daß die Sensorelemente vorzugsweise mit einem bestimmten Endelement zusammenwirken und ihre jeweiligen Sensormeßgrößen für die Meßwertberechnung bereitstellen, so daß die Lage des Objektschenkels bezüglich des Endpunktes bestimmt ist.

4. Verfahren zur mehrdimensionalen Vermessung von Objektpunkten mit einem Handmeß­ gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß mehrere Meßentfernungen von einem Objektpunkt zu jeweils unterschiedlich angeordneten Endpunkten gemessen werden, wobei der Meßprozeß automatisch abläuft oder manuell geführt wird und wobei erforderlichenfalls eine selektive Aktivierung jeweils bestimmter Endelemente erfolgt,
• b) und daß die so ermittelten Meßentfernungen in mehrdimensionale Raumkoordinaten oder in speziell definierte räumliche Maßgrößen umgerechnet werden.

5. Bezugssystem zur indirekten oder mehrdimensionalen Vermessung für ein Handmeß­ gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß die Endpunkte beliebig im Raum angeordnet sind, wobei ihre Lage zueinander mit einer der Meßwertberechnung vorausgehenden Kalibrierung bestimmt wird,
• b) oder daß sich die Endpunkte in zueinander vorbestimmter Lage, an einem stationär aufstellbaren Bezugsgestell befinden
• c) oder daß sich die Endpunkte an einem frei beweglichen, dem Antasten von Bezugsobjekten dienenden Handbezugsgerät befinden, wobei dessen Hauptmaße gegebenenfalls veränderlich sind und mit in die Meßwertberechnung eingehen.

6. Handmeßgerät und Handbezugsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß ein Handbezugsgerät entsprechend dem Handmeßgerät zum indirekten Antasten eines Bezugspunktes aufgebaut ist, wobei es dementsprechend aus einem Bezugs­ anschlag sowie einem mehrere Endelemente enthaltenden Bezugsschenkel besteht,
• b) daß die Sensorelemente mit dem Handbezugsgerät zusammenwirken, wobei die Entfernungen von jedem der Sensorpunkte zu jeweils jedem der Endpunkte erfaßt werden sowie gemeinsam in eine Meßwertberechnung eingehen
• c) und daß die Lage beider Schenkel zueinander für eine oder mehrere ausgewählte geometrische Größen bestimmt wird, beispielsweise für Abstand des Objektpunktes zum Bezugspunkt, kürzesten Objektpunktabstand von der Bezugsachse, Objektpunktversatz bezüglich der Bezugsachse oder Neigungswinkel der Objektachse zur Bezugsachse.

7. Handmeßgerät und Bezugssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale gekennzeichnet:

• a) ein oder beide Geräte enthalten einen Geradenanschlag beziehungsweise einen entsprechenden Zweipunktanschlag;
• b) ein oder beide Geräte enthalten einen Flächenanschlag oder einen entsprechenden Dreipunktanschlag, so daß die Lage der zugehörigen Flächennormale bestimmt ist;
• c) die Geräte haben einen als räumliche Paßform ausgebildeten Anschlag und mindestens drei Sensor- beziehungsweise Endpunkte, wobei der Anschlag erforderlichenfalls in anpaßbaren Formstellungen fixierbar ist;
• d) die Sensorpunkte und Endpunkte bestimmenden Elemente sind miteinander vertauscht;
• e) die Sensorelemente arbeiten mit Ultraschall, Laserlicht oder elektromagnetischen Wellen;
• f) in den Sensorelemente sind wahlweise Signalwandler mit Kugelcharakteristik eingesetzt, um eine entsprechende Richtungsunabhängigkeit zu erzielen;
• g) um größere Sensorreichweiten zu erzielen, sind für die Sensorelemente wahlweise Signalwandler mit Richtcharakteristik eingesetzt, die erforderlichenfalls zusätzliche Folgesteuerungen besitzen;
• h) eine Laufzeitkorrektur wird mit Hilfe mindestens einer redundanten oder einer in ihrer Länge bestimmten Sensormeßstrecke durchgeführt, so daß eine verzögerungsfreie Erfassung aller atmosphärischen Störparameter erfolgt
• i) eine Prüfung auf beliebige Störungen in den Sensormeßstrecken erfolgt mit Hilfe mindestens einer redundanten Meßstrecke;
• j) eine Prüfung auf eventuelle Signalhindernisse in den Sensormeßstrecken erfolgt durch Vergleich der Abschwächung von Laufzeitsignalen mit der Signallaufzeit;
• k) zur Meßwertberechnung werden die Meßwerte der am wenigsten gestörten Sensormeßstrecken verwendet;
• l) das Bezugssystem enthält Sensoren zur globalen Lage- und Positionsbestimmung.

8. Positionierhilfe zum Zeigen von Sollpositionen, enthaltend ein Handmeßgerät mit einer Eingabevorrichtung für Sollpositionen, einer Recheneinheit und einer Anzeige oder Ausgabe für die relative Lageabweichung der momentan gemessenen Position des Handmeßgerätes, wobei die Position eindimensional oder mehrdimensional bestimmt ist, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß mit dem Handmeßgerät eine ein- oder zweidimensionale Skala verbunden ist, die mit Hilfe der auf ihr abgebildeten relativen Positionsabweichung räumlich auf die Sollposition zeigt, so daß der Bediener eine entsprechende Markierung oder Objektpositionierung vornehmen kann,
• b) oder daß mit dem Handmeßgerät ein von der relativen Abweichung, per Hand oder Automatik gesteuerter, ein- oder mehrdimensional beweglicher Zeiger verbunden ist, der räumlich auf den Punkt der Sollposition zeigt, wobei ein mehrdimensionaler Zeiger vorzugsweise aus zwei oder drei Zeigerschenkeln steuerbarer Länge besteht, welche am Punkt der Sollposition über ein Gelenk miteinander verbundenen sind und dort eine entsprechende Zeigerspitze bilden.