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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten eines mittels eines Vermessungsgerätes anvisierbaren Vermessungselements. Die Vorrichtung umfasst eine Lasereinheit, und eine mit einer Haltevorrichtung verbindbare Ausrichteinheit zum automatischen Ausrichten eines von der Lasereinheit erzeugten Laserstrahls in Lotrichtung, so dass der Laserstrahl mindestens eine optische Markierung auf der Aufstellfläche der Haltevorrichtung erzeugt.
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Auf dem Gebiet der Vermessungstechnik sind sogenannte Totalstationen oder Tachymeter bekannt, welche die Laufzeit und/oder die Phasenverschiebung eines ausgesendeten und in einem Zielpunkt reflektierten Lichtstrahls messen. An dem Zielpunkt wird ein Vermessungselement, üblicherweise ein Prisma, platziert, das mit Hilfe eines Prismenstabs in Lotrichtung ausgerichtet wird. Das reflektierende Prisma definiert den anvisierbaren Zielpunkt, wobei üblicherweise ein gewisser räumlicher Versatz zwischen der Position des Prismas und dem eigentlichen Zielpunkt durch den Abstand gegeben ist, den das an dem Stab angebrachte Prisma von der Stabspitze hat.
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Sogenannte Robotik-Totalstationen ermöglichen ein automatisches Anzielen des Prismas und damit eine automatische Zielpunktverfolgung. Somit ist ein EinmannBetrieb möglich, bei dem eine einzige Bedienperson etwa auf einer Bodenplatte, an einer Wand oder an einer Fassade den Zielpunkt absteckt. Um eine möglichst genaue Markierung des Zielpunktes zu ermöglichen, muss der Prismenstab exakt im Lot gehalten werden. Somit muss eine für die Loterfassung vorgesehene Libelle von der Bedienperson permanent beobachtet werden, um den exakten Zielpunkt zu ermitteln. Ist der gewünschte Zielpunkt erreicht, muss die Bedienperson zum Markieren des Zielpunktes den Prismenstab aus der Hand legen, was die Gefahr birgt, dass die Stabspitze nicht mehr exakt auf den Zielpunkt zeigt. Ein millimetergenaues Markieren des Zielpunktes mittels eines Stiftes oder eines Sprays ist in diesem Fall nicht mehr möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Vermessungselements vorzusehen, die eine einfache und exakte Markierung des Zielpunktes ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Vorrichtung umfasst eine Ausrichteinheit, die einen Verbindungsbereich zum Verbinden mit einem Vermessungselement hat. Eine Verlängerung eines zum Erzeugen einer optischen Markierung auf dem Erdboden dienenden Laserstrahls nach oben verläuft durch den Mittelpunkt des Verbindungsbereichs. Dadurch wird sichergestellt, dass das mit der Ausrichteinheit verbundene Vermessungselement in Lotrichtung oberhalb der vom Laserstrahl erzeugten optischen Markierung angeordnet ist. Zeigt die optische Markierung insbesondere auf einen Zielpunkt, so kann dieser von einer Bedienperson einfach und exakt mit einem Stift oder mit einem Spray markiert werden. Gleichzeitig wird eine Mittelachse des Vermessungselements in Lotrichtung ausgerichtet.
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Es ist vorteilhaft, wenn die die Ausrichteinheit eine Pendelanordnung umfasst, wobei die Lasereinheit den unteren Abschnitt eines Pendels der Pendelanordnung bildet, oder wobei die Lasereinheit mit dem Pendel der Pendelanordnung verbunden ist. Dadurch wird eine besonders zuverlässige und robuste, mechanische Ausrichtung des Laserstrahls in Lotrichtung erreicht. Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Verbindungsbereich mit der Pendelanordnung fest verbunden oder integral in der Pendelanordnung ausgebildet ist. Dadurch ist sichergestellt, dass das Vermessungselement in Lotrichtung ausgerichtet wird.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Pendelanordnung ein Lager zum schwenkbaren Lagern eines stabförmigen Pendels umfasst, und wenn das Vermessungselement vorzugsweise zwischen dem Lager und der Lasereinheit angeordnet ist. Dadurch ist das Vermessungselement Teil des Pendels.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ausrichteinheit eine Steuereinheit umfasst, wenn die Ausrichteinheit Sensoren, insbesondere Lagesensoren oder Beschleunigungssensoren umfasst, die Messwerte an die Steuereinheit übermitteln, und wenn die Steuereinheit mindestens eine Antriebseinheit der Ausrichteinheit derart ansteuert, dass diese den Laserstrahl in Lotrichtung ausrichtet. Dadurch wird eine besonders präzise Ausrichtung des Laserstrahls erreicht.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Vermessungselement ein Prisma umfasst oder wenn das Prisma den Zielpunkt für das Vermessungsgerät definiert. Dadurch wird erreicht, dass die Vorrichtung in Verbindung mit elektronischen Tachymetern, insbesondere im Einmannbetrieb, eingesetzt werden kann.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Verbindungsbereich ein Gewinde umfasst, insbesondere ein 5/8" Innengewinde oder ein 5/8" Außengewinde. Dadurch wird sichergestellt, dass Vermessungselemente, deren Verbindungsbereiche ein 5/8" Außengewinde oder ein 5/8" Innengewinde umfassen, einfach und sicher mit dem Verbindungsbereich der Ausrichteinheit verbunden werden können.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Vorrichtung derart mit der Haltevorrichtung, insbesondere mit einem Stativ, verbindbar ist, dass der Laserstrahl durch eine Öffnung der Haltevorrichtung hindurch verläuft. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauweise der Vorrichtung erreicht.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Ausrichteinheit oberhalb der Haltevorrichtung angeordnet ist. Dadurch ist ein einfacher Aufbau und eine einfache Handhabung der Vorrichtung möglich.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Haltevorrichtung ein Stativ und ein Halteelement umfasst, und wenn das Halteelement mit Hilfe eines Befestigungselements mit einer Auflagefläche des Stativs derart verbunden ist, dass das Halteelement orthogonal zu einer in Lotrichtung verlaufenden Achse des Stativs angeordnet ist. Ferner ist dabei es vorteilhaft, wenn die Ausrichteinheit oberhalb des Halteelements angeordnet ist, und wenn der Laserstrahl einen vorbestimmten horizontalen Abstand zur Achse des Stativs hat. Mit dieser Anordnung wird erreicht, dass die Ausrichteinheit mit handelsüblichen Stativen verbunden werden kann, sodass eine besonders kostengünstige Ausführungsform der Vorrichtung möglich ist.
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Ferner ist vorteilhaft, wenn die Haltevorrichtung ein Stativ umfasst, wobei die Beine des Stativs vorzugsweise Rollen zum Bewegen der Haltevorrichtung umfassen. Dadurch wird eine besonders schnelle und zuverlässige Vermessung der Zielpunkte, insbesondere für Vermessungen auf geradem Untergrund, ermöglicht. Die Rollen können insbesondere mindestens eine Feststellbremse zum Arretieren mindestens einer Rolle umfassen.
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Besonders vorteilhaft ist es, eine Anordnung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und mit einem als Tachymeter, insbesondere als motorisiertes Tachymeter, ausgebildeten Vermessungsgerät vorzusehen. Dadurch werden die Vermessungszeiten gegenüber den Vermessungszeiten aus den Stand der Technik bekannten Anordnungen mit Prismenstab und Tachymeter erheblich verkürzt. Kalkulationen haben Zeiteinsparungen von ca. 40% ergeben.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die die Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Ausrichten eines Vermessungselements gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform, und
- 4 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Ausrichten eines Vermessungselements 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Vermessungselement ist in der Darstellung nach 1 ein Prisma 10, wobei das Prisma 10 den Zielpunkt für ein in 1 nicht dargestelltes Vermessungsgerät, insbesondere für ein motorisiertes Tachymeter, definiert. Das Prisma 10 ist in einer Halterung 14 angeordnet.
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Die Vorrichtung 100 umfasst eine Ausrichteinheit 20 mit einem Gehäuse 21, in dem eine Lasereinheit 22 und eine Pendelanordnung 30 angeordnet sind. Die Pendelanordnung 30 umfasst einen Pendelstab 31, der an einem ersten Ende 32 über ein winkelbewegliches Lager 26, insbesondere über ein Pendelkugellager, mit dem Gehäuse 22 schwenkbar verbunden ist und der an einem zweiten Ende 33 fest mit der Lasereinheit 22 verbunden ist. Die Pendelanordnung 30 richtet sich derart in Lotrichtung R aus, dass sich ein von der Lasereinheit 22 erzeugter Laserstrahl 24 ebenfalls in Lotrichtung R ausrichtet.
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Das erste Ende 32 des Pendelstabs 31 bildet ferner einen Verbindungsbereich 12 der Ausrichteinheit 20 zur Verbindung mit dem Vermessungselement, d.h. mit dem Prisma 10. Die Halterung 14 des Prismas 10 umfasst am unteren Ende ein erstes Verbindungselement 16 mit einem Außengewinde 13, das mit einem zum Außengewinde 13 des ersten Verbindungselements 16 komplementären Innengewinde 50 eines zweiten am Verbindungsbereich 12 angeordneten Verbindungselements 51 verbunden ist. Das Außengewinde 13 ist vorzugsweise ein 5/8" Außengewinde und das Innengewinde 13 ist vorzugsweise ein 5/8" Innengewinde.
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Somit sind das Prisma 10 und die Ausrichteinheit 20 mit Hilfe des ersten Verbindungselements 16 und des zweiten Verbindungselement 51 miteinander derart verbunden, dass das Prisma 10 bei einer Lageänderung des Pendels 32 bzw. der Lasereinheit 22 mit verschwenkt wird, wobei die Verlängerung des Laserstrahls 24 nach oben immer, insbesondere auch während und nach einem Ausrichtevorgang der Lasereinheit 22, durch den Mittelpunkt M des Verbindungsbereichs 12 sowie mittig durch das Prisma 10 verläuft.
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Die Ausrichteinheit 20 ist auf einem Stativ 41 angeordnet. Eine Auflagefläche 46 des Stativs 41 umfasst eine nicht dargestellte Öffnung, durch die der mit Hilfe der Lasereinheit 22 erzeugte Laserstrahl 24 hindurchtritt und eine optische Markierung O auf der Aufstellfläche des Stativs 41 erzeugt. Die Markierung O kann insbesondere auf einen Vermessungspunkt zeigen bzw. auf diesen ausgerichtet werden. Ferner kann an dem Gehäuse 21 oder an der Haltevorrichtung 40 eine Halterung 60 vorgesehen sein, an der die Bedienperson ein Kontrollgerät zum Steuern des Vermessungsgeräts ablegen bzw. fixieren kann.
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2 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Elemente mit gleichem Aufbau oder gleicher Funktion haben dieseleben Bezugszeichen. Die Ausrichteinheit 20 ist oberhalb eines Halteelements 42 angeordnet. Das Halteelement 42 ist über ein Befestigungselement 44 mit dem Auflagebereich 46 des Stativs 41 derart verbunden ist, dass das Halteelement 42 parallel zum Auflagebereich 46 des Stativs 41 ausgerichtet, d.h. seitlich von diesem absteht. Der mit Hilfe der Lasereinheit 22 erzeugte Laserstrahl 24 hat einen vorbestimmten horizontalen Abstand D zu einer in Lotrichtung verlaufenden Achse A des Stativs. Der Abstand D hat insbesondere einen Wert im Bereich zwischen 80 mm und 200 mm, vorzugsweise einen Wert von 120 mm.
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3 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 300 gemäß einer dritten Ausführungsform. Das Prisma 10 ist über das Außengewinde 13 des ersten Verbindungselements 16 mit einem zum Außengewinde 13 komplementären Innengewinde 250 eines zweiten Verbindungselements 251 verbunden, wobei das zweite Verbindungselement 251 an einem vom zweiten Endes 33 des Pendelstabs 31 gebildeten Verbindungsbereich 212 angeordnet ist. Ferner ist das Prisma 10 über das Außengewinde 113 eines an der Oberseite der Halterung 14 angeordneten Verbindungselements 116 mit dem Innengewinde 150 eines dritten an einem weiteren Verbindungsbereich 112 des Pendelstabs 31 angeordneten Verbindungselements 151 verbunden. Somit ist das Prisma 10 Teil des Pendelstabs 31. In dem Gehäuse 21 ist ferner eine nicht dargestellte Öffnung vorgesehen, die derart angeordnet ist, dass das Prisma 10 von dem Vermessungsgerät anvisierbar ist.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Prisma 10 über das Außengewinde 13 des Verbindungselements 16 direkt mit einem Innengewinde eines Verbindungselements der Lasereinheit 22 verbunden werden.
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4 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 400 gemäß einer vierten Ausführungsform. Diese unterscheidet sich von der Anordnung 300 nach 3 dadurch, dass das Prisma 10 durch eine Reflexzielmarke 18 ersetzt ist.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung 100, 200, 300, 400 umfassen die Beine des Stativs 41 Rollen, sodass die Vorrichtung 100, 200, 300, 400 einfach bewegt werden kann.
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Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der Vorrichtung 100, 200, 300, 400 projiziert die Lasereinheit 22 zwei senkrecht zueinander verlaufende sich kreuzende Laserlinien, wobei bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform zusätzlich mit Hilfe der erzeugten Laserstrahlen eine Skala vorzugsweise mit einer Maßeinheit, beispielsweise cm, projiziert wird. Vorzugsweise umfasst die Lasereinheit 22 hierzu eine Höhenmesseinheit, mit der die Höhe der Lasereinheit 22 über der Aufstellfläche ermittelt wird, und die Lasereinheit 22 die Skala abhängig von der ermittelten Höhe anpasst.
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Bei einer weiteren Ausführungsform kann auch bei der ersten und der zweiten Ausführungsform anstatt des Prismas 10 eine Reflexzielmarke 18 als Vermessungselement 10 eingesetzt werden.
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Bei einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform der Vorrichtung 100 bis 400 wird die Pendelanordnung durch eine motorisierte Ausrichteinheit ersetzt. Die motorisierte Ausrichteinheit umfasst Sensoren, insbesondere Lagesensoren oder Beschleunigungssensoren, die Messwerte an eine Steuereinheit übermitteln. Die Steuereinheit steuert mit Hilfe der Messwerte eine Antriebseinheit an, die den mit Hilfe der Lasereinheit 22 erzeugten Laserstrahl 24 und das zweite Verbindungselement 51 in Lotrichtung R ausrichtet. Dadurch wird automatisch auch ein mit dem zweiten Verbindungselement 51 verbundenes Vermessungselement 10 bzw. dessen Mittelachse automatisch in Lotrichtung R ausgerichtet
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Bei einer alternativen Ausführungsform der ersten und der zweiten Ausführungsform können anstelle der 5/8" Innen- und Außengewinde der Verbindungselemente alternative Standard-Gewinde eingesetzt werden, insbesondere M8 Innen- und Außengewinde.
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Bei einer alternativen Ausführungsformen der Vorrichtung 100 bis 400 umfasst das erste Verbindungselement 16 ein Innengewinde, das mit einem zum Innengewinde des ersten Verbindungselements 16 komplementären Außengewinde des zweiten Verbindungselements 51, 251 verbunden ist.
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Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der dritten und der vierten Ausführungsform umfasst das obere Verbindungselement 116 ein Innengewinde, das mit einem zum Innengewinde des oberen Verbindungselement 116 komplementären Außengewinde des dritten Verbindungselements 151 verbunden ist.
