DE29517598U1

DE29517598U1 - Device for generating a reference plane using laser beams

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Publication number: DE29517598U1
Application number: DE29517598U
Authority: DE
Original assignee: Stabila Messgeraete Gustav Ullrich GmbH
Current assignee: Stabila Messgeraete Gustav Ullrich GmbH
Priority date: 1995-11-07
Filing date: 1995-11-07
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2005-11-08

Description

Beschreibung:Description:

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Erzeugen einer Bezugsebene mit Hilfe von Laserstrahlen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to devices for generating a reference plane using laser beams according to the preamble of claim 1.

Derartige Geräte sind handelsüblich. Diese bekannten Geräte besitzen einen im stationären Gehäuse untergebrachten Laserstrahlgenerator in Form eines Gas- oder Halbleiterlasers. Die Anordnung des Laserstrahlgenerators ist derart, daß er seinen Laserstrahl genau entlang der Rotationsachse abgibt. Im rotierenden Kopf ist ein optisches Umlenkelement, beispielsweise ein Spiegel oder ein Prisma, angeordnet, welches den Laserstrahl um genau 90 Grad zur Rotationsachse ablenkt. Mit Hilfe eines Motors kann der optische Kopf in Drehung versetzt werden, wobei die Drehzahl einstellbar ist. Diese rotierenden Laser finden bevorzugt Anwendung im Innenausbau, wo mit Hilfe des wandernden Lichtpunkts eine Bezugsebene abgesteckt werden kann, z.B. damit alle Fliesenfugen auf derselben Höhe liegen usw.Such devices are commercially available. These known devices have a laser beam generator in the form of a gas or semiconductor laser housed in a stationary housing. The laser beam generator is arranged in such a way that it emits its laser beam exactly along the axis of rotation. An optical deflection element, such as a mirror or a prism, is arranged in the rotating head, which deflects the laser beam by exactly 90 degrees to the axis of rotation. The optical head can be rotated using a motor, and the speed can be adjusted. These rotating lasers are primarily used in interior construction, where a reference plane can be marked out using the moving light point, e.g. so that all tile joints are at the same height, etc.

Da immer die Gefahr besteht, daß der Laserstrahl auch in das ungeschützte menschliche Auge gelangt, ist die Strahlintensität begrenzt. Dies bedeutet, daß bei großer Umgebungshelligkeit, bei großen Leuchtweiten und insbesondere bei großen Rotationsgeschwindigkeiten der Lichtpunkt nicht mehr zu erkennen ist. Bisher behilft man sich, indem die Rotationsgeschwindigkeit des optischen Kopfes stark reduziert wird. Weil bei ungünstigen Sichtbedingungen die Drehzahl des optischen Kopfes bis auf eine Umdrehung in 10 Sekunden reduziert werden muß, dauert bereits das Anzeichnen und Überprüfen einer einzigen Marke unangemessen lange. Das Abstecken einer kompletten 360Since there is always the risk that the laser beam will reach the unprotected human eye, the beam intensity is limited. This means that in very bright surroundings, at great beam distances and especially at high rotation speeds, the light point can no longer be seen. Up to now, the solution has been to greatly reduce the rotation speed of the optical head. Because in unfavourable visibility conditions, the speed of the optical head has to be reduced to one revolution in 10 seconds, even marking and checking a single mark takes an unreasonably long time. Marking out a complete 360

Grad-Ebene wird zur Ewigkeit,Degree level becomes eternity,

Ein anderes handelsübliches Gerät verwendet zwei Laserstrahlgeneratoren, deren Laserstrahlen mit geringem gegenseitigem Abstand parallel nebeneinander den rotierenden Kopf verlassen. Hier sind alle optischen und elektronischen Komponenten doppelt vorhanden, was auch den Preis in die Höhe treibt. Aufgrund der Parallelität und des geringen Abstandes der beiden Laserstrahlen ist die Augengefährdung groß.Another commercially available device uses two laser beam generators, whose laser beams leave the rotating head parallel to one another with a small distance between them. Here, all optical and electronic components are duplicated, which also drives up the price. Due to the parallelism and small distance between the two laser beams, the risk to the eyes is high.

Aus dem DE-Patent 24 05 926 ist eine Vorrichtung zur Umwandlung eines Laserstrahls in eine Bezugsebene bekannt. Diese verwendet zur Auffächerung des Laserstrahls einen Konus mit einer um 45 Grad abgewinkelten, hochreflektierenden Konusfläche, die den in der Rotationsachse des Konus zugeführten Laserstrahl über den vollen 360 Grad-Winkel um 90 Grad ablenkt und auffächert. Dank des speziellen konischen Reflektors ist eine mechanische Drehbewegung nicht erforderlich. Da der Laserstrahl jedoch sehr stark aufgefächert wird, ist die resultierende Helligkeit sehr gering. Zur Erzeugung eines ausreichend hellen Lichtbandes würde eine sehr hohe Laserleistung benötigt. Dies erfordert einen leistungsfähigen Laser, eine leistungsfähige Stromquelle und eine leistungsfähige Kühlung, was die Größe und den Preis in die Höhe treibt. Eine Erhöhung der Laserleistung ist daher nur sehr begrenzt möglich, auch weil das menschliche Auge wieder gefährdet wäre.A device for converting a laser beam into a reference plane is known from DE Patent 24 05 926. This uses a cone with a highly reflective conical surface angled at 45 degrees to fan out the laser beam, which deflects and fans out the laser beam fed into the cone's rotation axis by 90 degrees over the full 360 degree angle. Thanks to the special conical reflector, a mechanical rotational movement is not required. However, since the laser beam is fanned out very strongly, the resulting brightness is very low. A very high laser power would be required to generate a sufficiently bright light band. This requires a powerful laser, a powerful power source and powerful cooling, which drives up the size and price. Increasing the laser power is therefore only possible to a very limited extent, also because the human eye would again be at risk.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß das Abstecken einer Ebene in sehr viel kürzerer Zeit vorgenommen werden kann, ohne daß Gefahren für das ungeschützte Auge entstehen.The present invention is based on the object of further developing a device of the type mentioned at the outset so that the marking out of a plane can be carried out in a much shorter time without causing any danger to the unprotected eye.

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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a device having the features of claim 1.

Dank der vorliegenden Erfindung wird der vom Laserstrahlgenerator erzeugte Laserstrahl in zwei oder mehr, bevorzugt vier Teilstrahlen aufgeteilt, so daß das Abstecken einer kompletten Ebene zum Beispiel viermal schneller durchgeführt werden kann als bisher. Durch das Einhalten bestimmter Mindestwinkel zwischen zwei Teilstrahlen wird gewährleistet, daß immer nur maximal ein Teilstrahl in das Auge gelangen kann, so daß jetzt ohne Beeinträchtigung der Sicherheit die Leistung des Laserstrahlgenerators entsprechend der Zahl der Teilstrahlen erhöht werden kann, was die Sichtbarkeit des Projektionspunktes weiter verbessert und somit eine Erhöhung der Drehzahl des optischen Kopfes ermöglicht, so daß der Laserpunkt sozusagen überall ständig präsent ist.Thanks to the present invention, the laser beam generated by the laser beam generator is split into two or more, preferably four, partial beams, so that the marking of a complete plane can be carried out four times faster than before, for example. By maintaining certain minimum angles between two partial beams, it is ensured that only a maximum of one partial beam can reach the eye at any one time, so that the power of the laser beam generator can now be increased in accordance with the number of partial beams without compromising safety, which further improves the visibility of the projection point and thus enables the speed of the optical head to be increased, so that the laser point is constantly present everywhere, so to speak.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Strahlenteiler als teildurchlässige Spiegel ausgebildet werden. Alternativ dazu ist auch die Verwendung entsprechender Prismenkonstruktionen möglich.According to an advantageous embodiment of the invention, the beam splitters can be designed as partially transparent mirrors. Alternatively, the use of appropriate prism constructions is also possible.

Vorzugsweise ist auch ein Teilstrahl vorgesehen, der den Kopf in der Rotationsachse verläßt. Auf diese Weise kann die Vorrichtung auch in der Senkrechten exakt positioniert werden.Preferably, a partial beam is also provided that leaves the head in the axis of rotation. In this way, the device can also be positioned exactly vertically.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained in more detail in the form of exemplary embodiments with reference to the drawing.

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung mit einem rotierenden optischen Kopf, den mehrere Laser-Teilstrahlen verlassen undFig. 1 is a perspective view of a device with a rotating optical head from which several laser beams exit and

Seife ·4'Soap ·4'

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Strahlenführung im Inneren des rotierenden Kopfes.Fig. 2 is a schematic representation of the beam guidance inside the rotating head.

In Fig· 1 erkennt man ein Gehäuse 1, in dem eine Stromquelle, eine Elektronikeinheit, ein Laserstrahlgenerator in Form eines Gas- oder Halbleiterlasers und ein Drehantrieb untergebracht sind. Auf dem Gehäuse 1 erkennt man einen optischen Kopf 20, der mit Hilfe des Drehantriebs in Rotation versetzt werden kann. Die Drehzahl kann mit Hilfe eines Stellknopfes 5 eingestellt werden. Ein Ein-Aus-Schalter 4 sowie wenigstens eine Libelle 3, mit deren Hilfe die Vorrichtung nivelliert werden kann, vervollständigen das Gerät.In Fig. 1 you can see a housing 1 in which a power source, an electronic unit, a laser beam generator in the form of a gas or semiconductor laser and a rotary drive are housed. On the housing 1 you can see an optical head 20 which can be set in rotation using the rotary drive. The speed can be set using an adjusting knob 5. An on-off switch 4 and at least one spirit level 3, with the help of which the device can be leveled, complete the device.

Der optische Kopf 20 rotiert um seine Rotationsachse 2. Er besitzt eine Reihe von optischen Fenstern 25, 26, 27, 28, durch die Laser-Teilstrahlen 10, 11, 12, 13, 14 den Kopf verlassen. Die Fenster 25 ... 29 schützen die im Inneren des Kopfes 20 untergebrachten Komponenten gegen Verschmutzung und Beschädigung. Vier Teilstrahlen 10... 13 liegen in ein und derselben Ebene senkrecht zur Rotationsachse 2. Ihre wandernde Projektionspunkte ermöglichen das Abstecken einer kompletten 360 Grad-Ebene in einem Viertel der bisher benötigten Zeit.The optical head 20 rotates around its axis of rotation 2. It has a series of optical windows 25, 26, 27, 28, through which the laser beams 10, 11, 12, 13, 14 leave the head. The windows 25 ... 29 protect the components housed inside the head 20 against contamination and damage. Four beams 10... 13 lie in one and the same plane perpendicular to the axis of rotation 2. Their moving projection points enable a complete 360 degree plane to be marked out in a quarter of the time previously required.

Bei Bedarf kann durch ein weiteres Fenster 29 ein weiterer Laserteilstrahl 14 den optischen Kopf 20 genau in der Rotationsachse 2 verlassen. Hiermit läßt sich eine Lotlinie realisieren.If required, another partial laser beam 14 can leave the optical head 20 exactly in the rotation axis 2 through another window 29. This allows a plumb line to be created.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung das Innere des optischen Kopfes 20. Man erkennt im Zentrum, d.h. genau in der Rotationsachse 2, ein den Laserstrahl 6 um 90 Grad umlenkendes Element, beispielsweise ein Prisma 21. DerFig. 2 shows a schematic representation of the interior of the optical head 20. In the center, i.e. exactly in the rotation axis 2, one can see an element that deflects the laser beam 6 by 90 degrees, for example a prism 21. The

umgelenkte Laserstrahl 6 trifft auf einen ersten Strahlenteiler 22, hier einen teildurchlässigen Spiegel. Ein erster Teilstrahl 10 durchdringt den teildurchlässigen Spiegel 22 und verläßt den Kopf 20 durch ein erstes Fenster 25.The deflected laser beam 6 hits a first beam splitter 22, here a partially transparent mirror. A first partial beam 10 penetrates the partially transparent mirror 22 and leaves the head 20 through a first window 25.

Mit Hilfe von weiteren teildurchlässigen Spiegeln 23, 24 werden insgesamt drei weitere Teilstrahlen 11, 12, 13 erzeugt, die den rotierenden Kopf 20 durch entsprechende Fenster 26, 27, 28 verlassen. Daß die vier Teilstrahlen 10... 13 einen Versatz zur Rotationsachse 2 aufweisen, stört bei der Durchführung der Hauptaufgabe, dem Abstecken einer Ebene, nicht.With the help of further partially transparent mirrors 23, 24, a total of three further partial beams 11, 12, 13 are generated, which leave the rotating head 20 through corresponding windows 26, 27, 28. The fact that the four partial beams 10... 13 are offset from the rotation axis 2 does not interfere with the performance of the main task, the marking out of a plane.

Es versteht sich, daß am Gehäuse 1 nicht nur eine einzige Libelle 3 vorgesehen sein kann. Mit Hilfe von weiteren Libellen an den Seitenflächen des Gehäuses 1 lassen sich auch beliebige vertikale Ebenen erzeugen.It is understood that not only a single spirit level 3 can be provided on the housing 1. With the help of additional spirit levels on the side surfaces of the housing 1, any desired vertical planes can be created.

Claims

Protection claims:

1. Device for generating a reference plane with the aid of laser beams, comprising a housing (1), a power source, an electronic unit, a laser beam generator and a rotary drive in the housing (1), a head (20) on the housing (1) that can be set in rotation by the rotary drive, an optical beam deflector (21) in the head (20), which is arranged in such a way that the laser beam (6) generated by the laser beam generator leaves the head (20) perpendicular to the axis of rotation (2), and at least one spirit level (3) for leveling the housing (1), characterized in that at least one beam splitter (21, 22, 23, 24) is accommodated in the head (20), which splits the laser beam (5) into at least two partial beams (10, 11, 12, 13, 14), that the partial beams (10... 14) guide the head (20) through corresponding optical Window (25, 26, 27, 28, 29) that several partial beams (10... 13) lie in a plane perpendicular to the axis of rotation (2) and that the partial beams (10... 14) maintain an angle with each other that is larger than the viewing angle of the human eye.

2. Device according to claim 1, characterized in that the beam splitters (21... 24) are partially transparent mirrors.

3. Device according to claim 1, characterized in that the beam splitters are 90-degree prisms or pentaprisms mounted side face to side face, each of which deflects half the beam profile.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a partial beam (14) leaves the head (20) in the rotation axis (2).