DE2127933A1

DE2127933A1 - Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Sollentfernung eines Meßpunktes mit einem Laser als Sender

Info

Publication number: DE2127933A1
Application number: DE19712127933
Authority: DE
Inventors: Die Anmelder Sind
Original assignee: TIEDEMANN P
Current assignee: TIEDEMANN P
Priority date: 1971-06-04
Filing date: 1971-06-04
Publication date: 1972-12-14

Description

Verfahren und unordnung zur Bestimmung der Sollentfernung eines Meßpunktes mit einem Laser als Sender.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Sollentfernung eines Meßpunktes von einem vorgegebenen punkt mit einem Laser als Sender.
Es sind bereits Entfernungsmeßverfahren mit einem Laser als Sender bekannt, mit denen aber nur eine Istentfernung meßbar ist, d.h., es kann nur eine Entfernungsmessung zu fixierten Punkten, wie z.S Bäumen, Hausecken, Grenzsteinen, Polygon oder sonstigen koordinativ bekannten Punkten vorgenommen werden.
Oftmals besteht aber die Forderung, direkt aus einem Plan zu entnehxende Maße, z.B. auf einer Baustelle, von einem vorbestimmten Punkt aus kenntlich zu machen und die gemessene Strecke am Endpunkt zu markieren.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem die Länge einer Strecke von ihrem Anfangspunkt aus mittels sich schneidender Laserstrahlen in ihrem Endpunkt markiert wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein ausgesendeter Basis-Laserstrahl optisch abgelenkt wird und zwei Teil-Laserstrahlen erzeugt und der erste Ueil-Strahl um einen Winkel von 900 vom Basis-Laserstrahl abgelenkt wird und sich mit dem zweiten vom Basis-Laserstrahl abgelenkten Teil-Strahl unter einem Winkel in einer Ebene schneidet und zur Bestimmung der Sollentfernung des Meßpunktes vom Basis-Laserstrahl werden die beiden Deil-Strahlen in einer bestimmbaren Entfernung vom Basis-Laserstrahl zum sichtbaren Schnitt gebracht und der Schnittpunkt der beiden Teil-Strahlen ergibt die Lage des Meßpunktes im Abstand zum Basis-Laserstrahl.
Nach der erfindung ist es somit möglich, einen von einem Laser ausgesendeten Laserstrahl in zwei Teil-Strahlen zu zerlegen und beide Teil-Strahlen in definierter Entfernung zum Schnitt zu bringen. Der Schnittpunkt der beiden Teil-Strahlen ergibt dann die Lage des Meßpunktes im vorgegebenen Abstand zum primären, ungeteilten Laserstrahl.
Die Ausführungsform zur DurchfUhrung des Verfahrens gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zur Erzeugung des Basis-Laserstrahls ein Dauerstrichlaser vorgesehen ist und der Basis-Laserstrahl in einem Strahlenteiler reflektiert wird und zwei Teil-Strahlen -erzeugt und der erste Teil-Strahl um 9o° abgelenkt wird und mit dem zweiten durch einen verstellbaren Spiegel abgelenkten Teil-Strahl auf einem Empfängersystem zum Schnitt kommt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist am Empfängersystem als Abbildungseinrichtung ein die Laserstrahlen abbildendes und verstellbares Scheibenelement vorgesehen.
Als Strahlenteiler wird ein symmetrisches Trapezprisma verwendet, das eine strahlteilende Umlenkfläche aufweist.
Der Spiegel zur Ablenkung des zweiten Teil-Laserstrahles ist im konstanten Abstand zur strahlteilenden Umlenkfläche des Strahlenteilers angeordnet und sein Reflexionswinkel ist verstellbar.
Gemäß einer Weiterbildung ist der Spiegel mit einem konstanten Reflexionswinkel versehen und in Richtung zur strahlteilenden Fläche des Strahlenteilers verschiebbar.
Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird der von einem Dauerstrichlaser emittierte Laserstrahl zur Erreichung möglichst kleiner Abmessungen des Gerätes mit Hilfe eines Trapezprismas parallel zum Laser umgelenkt.
Dabei ist die Umlenkfläche des Trapezprismas mit einer strahlteilenden Schicht versehen, sodaß ein zweiter Xeil-Strahl senkrecht zur Ausgangsrichtung des Basis-Laserstrahles (primärer Laserstrahl) aus dem Gerät austritt. Der zweite, doppelt umgelenkte Teil-Strahl wird mit einem Spiegel variabler Stellung in Richtung des Meßpunktes reflektiert.
Zur Erreichung eines geringen Brennfleckdurchmessers muß wegen der durch den Laser vorgegebenen Divergenz der Strahlung ein Mehrlinsensystem zur Aufweitung und nachfolgender Fokussierung mit einem Objektiv großer Apertur in den Strahlengang eingebracht werden. Bei einer bevorzugten Konstruktion erfolgt dies vor dem Eintritt der Strahlung in das Trapezprisma. Gemäß einer Weiterbildung werden die Brennflecke beider Teilstrahlen mit einer Struktur versehen. Dies geschieht durch Einführung einer Interferrenzoptik in den primären Laserstrahl.
Die horizontale Ausrichtung des Gerätes erfolgt mit Präzisionslibelle.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische D>arstellung der erfindungsgemäßen Meßanordnung mit einem Laser in Draufsicht, Fig. 2 die Abbildungseinrichtung in Ansicht mit auftreffenden Teil-Laserstrahlen in der Stellung I in Fig. 1, Fig. 3 die auf der Abbildungseinrichtung im Meßpunkt vereinigten Teil-Laserstrahlen in der Stellung II in Fig. 1.
Zur Bestimmung eines Meßpunktes S in einer S.llentfernung von einem vorgegebenen Punkt Z aus ist in einem Gehäuse 8 ein Laser 2, ein Trapez-Prisma 3 und ein Spiegel 6 angeordnet. Das' -Linsensystem besteht aus einem Objektiv kleiner Brennweite und dem Linsensystem il zur Bokessierung der Strahlung im Meßpunkt S.
Der vom Laser 2 ausgesendete Basis-Laserstrahl 1 (primärer Laserstrahl) wird im Prisma 3 umgelenkt und von einer strahlteilenden Fläche 12 in zwei Teil-Strahlen zerlegt.
Ein?eil-Strahl 4 tritt senkrecht zum primären Strahl 1 aus dem Gerät aus. Ein zweiter Teil-Strahl 5 wird in einem Winkel von 1800 abgelenkt und trifft auf den Spiegel 6.
Vom Spiegel 6 wird der Strahl reflektiert und zum Schnitt mit dem Strahl 4 gebracht. Der Schnittpunkt der beiden Teil-Strahlen 4 und 5 ist der Meßpunkt S.
Der Spiegel 6 ist verstellbar, sodaß der Reflexionswinkel variierbar ist. Der funktionale Zusammenhang zwischen und dem Sollmaß ZS ist gegeben durch Sollmaß = Basislänge tan 2 g.
Die Basislänge ist der Abstand zwischen Drehachse des Spiegels und dem Punkt Z.
Der Spiegel 6 kann über ein Meßrad für die gewünschte Entfernung eingestellt werden.
Nach einer Weiterbildung ist es auch möglich, den Spiegel 6 mit konstantem Reflexionswinkel auf einer nicht gezeigten Verschiebeeinrichtung anzuordnen und durch Verschieben in Richtung zum Punkt Z die Entfernung des Schnittpunktes S vom Punkt Z durch Variation der Basislänge einzustellen.
Die Fixierung des Meßpunktes S wird mit einer Meßeinrichtung 7 erreicht. Sie besteht zur Grobjustierung aus einer hellen, verstellbaren Tafel, auf der die beiden Teil-Strahlen 4 und 5 als Lichtflecke 9 und lo (Fig. 2) sichtbar sind.
Durch Verschieben der Tafel erfolgt die Koinzidenz beider Punkte. Die Feinjustierung erfolgt mittels eines mit einem Spalt versehenen lichtempfindlichen Detektors, der aus einem Photoelement mit nachgeschaltetem Amperemeter besteht.
Ein maximaler Zeigerausschlag zeigt die richtige Lage des Detektors im Schnittpunkt S der beiden Strahlen. Die Verschiebung des Detektors erfolgt vorzugsweise auf einer optischen Bank, die in Richtung des Strahles 4 ausgerichtet ist. Mit einem vor das Photoelement geklappten Spiegel wird der Teil-Strahl 4 zum Senderzurückreflektiert, wodurch der Empfänger eingerichtet ist.
Das Photoelement soll den ersten Teil-Strahl 4 etwa in der Halbwertsbreite der mit einer Gauß- oder quadratischen Cosinusverteilung gegebenen Intensitätsamplitude erfassen.
Durch das Zumischen des zweiten Teil-Strahles 5 ergibt sich am Meßpunkt S ein maximaler Ausschlag des Amperemeters.
Das Ausrichten des Gerätes erfolgt nach vorgegebener Koordination der Meßrichtung.
Alle optischen Komponenten des Gerätes müssen, um störende Reflexionen auszuschalten, optisch vergütet werden. Das Photoelement des Empfängers muß mit Interfer-enzfilter und vorgezogenem Tubus gegen Fremdlichteinstrahlung geschützt werden.

Claims

Patentans sprüche

Verfahren zur Bestimmung der Sollentfernung eines eßpunktes von einem vorgegebenen Punkt mit einem Laser als Sender, dadurch gekennzeichnet, daß ein ausgesendeter Basis-Laserstrahl- optisch abgelenkt wird und zwei Teil-Laserstrahlen erzeugt und der erste Teil-Strahl um einen Winkel von 900 vom Basis-Laserstrahl abgelenkt wird und sich mit dem zweiten vom Basis-Laserstrahl abgelenkten Teil-Strahl unter einem Winkel in einer Ebene schneidet und zur Bestimmung der Sollentfernung des Meßpunktes vom Basis-Laserstrahl werden die beiden Teil-Strahlen in einer bestimmbaren Entfernung vom Basis-Laserstrahl zum sichtbaren Schnitt gebracht und der Schnittpunkt der beiden Teil-Strahlen ergibt die Lage des Meßpunktes im Abstand zum Basis-Laserstrahl.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Basis-Laserstrahles (1) ein Dauerstrichlaser (2) vorgesehen ist und der Basis-Laserstrahl in einem Strahlenteiler (3) reflektiert wird und zwei Teil-Strahlen (4 und 5) erzeugt und der erste Teil-Strahl (4) um 9o0 abgelenkt wird und mit dem zweiten durch einen verstellbaren Spiegel (6) abgelenkten Teil-Strahl (5) auf einem Empfängersystem zum Schnitt kommt.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Empfängersystem (7) als Abbildungseinrichtung ein die Laserstrahlen abbildendes und verstellbares Scheibenelement vorgesehen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Meßpunktbestimmung ein lichtempfindlicher, beweglicher Detektor vorgesehen ist.
5. Anordnung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als lichtempfindlicher Detektor ein Fotoelement mit angeschlossenem Amperemeter verwendet wird.
6. Anordnung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlenteiler (3) ein symmetrisches rapesprisma verwendet wird, das eine strahlteilende Umlenkfläche (12) aufweist.
7. Anordnung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (6) im konstanten Abstand zur strahlteilenden Umlenkfläche (12) des Strahlenteilers (3) angeordnet ist und sein Reflexionswinkel verstellbar ist.
8. Anordnung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (6) mit einem konstanten Reflexionswinkel versehen ist und in Richtung mm Strahlenteiler (3) verschiebbar ist.
9. Anordnung nach Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Meßgenauigkeit der von den beiden auf den Meßpunkt S fokussierten Teil-Laserstrahlen (4.

und 5) auf dem Empfängersystem (7) der Brennfleck mittels einer Interferenz optik mit einer Struktur versehen ist.

1o. Anordnung nach Anspruch 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Interferenzstruktur erzeugendes Element ein Drahtnetz vor das fokussierende Linsensystem eingebracht ist.