-
Bezeichnung : "Vorrichtung zum Messen von Längen"
-
Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Messen von Längen,
insbesondere zum Messen von Abständen von elektromagnetische Wellen reflektierenden
Körperflächen voneinander.
-
Längenmeßvorrichtungen werden z.B. von Zollstöcken, Bandmaßen od.
dgl. gebildet, wobei es notwendig ist, bei der Messung von Längen zwischen zwei
Markierungen, z.B. bei der Messung einer Wandlänge, zunächst das Meßgerät an einer
Stelle anzulegen, ggf. mehrfach hintereinander an entsprechende Markierungen erneut
anzulegen, die Anzahl dieser Vorgänge zu addieren, mit dem Einheitsmaß des Zollstockes,
z.B. mit 2 Meter, zu multiplizieren und die Restmeßstrecke hinzuzuzählen. Werden
sehr häufig derartige Messungen vorgenommen, ist diese Verfahrensweise sehr aufwendig
und zeitraubend. Größere Abstände werden daher von Maßbändern gemessen, wobei es
dann allerdings notwendig ist, entweder den Anfang des Maßbandes von einer Person
halten zu lassen, oder aber am Beginn der Messung festzulegen und dann das Maßband
auszuziehen, um es dann an die zweite zu messende Marke anzulegen. Auch diese Verfahrensweise
ist z.T. umständlich und aufwendig.
-
Auch lassen sich z.B. Raumdiagonalen mit derartigen Meßmethoden nicht
exakt bestimmen, da entweder ein Mehrfachanlegen eines Zollstockes in einer Raumdiagonalen
nicht möglich ist, oder aber ein dazu herangezogenes
Bandmaß unzulässig
weit durchhängt, so daß es zu sehr großen Meßfehlern kommt.
-
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der mit
einfachen Mitteln und für nur eine einzelne Person handhabbar beliebige Längen meßbar
sind, wobei die Messung unabhängig von der Meßstrecke im Raum ist, d.h.
-
neben in Ebenen oder an Kanten führenden Messungen soll mit der Erfindung
auch das Messen von Raumdiagonalen od.
-
dgl. möglich sein.
-
Bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe
gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein einen Meßstrahl abgebender Sender und
ein den reflektierten Meßstrahl aufnehmender Empfänger sowie eine Unterschiede zwischen
abgegebenem Meßstrahl und reflektiertem Meßstrahl umsetzende und in eine Längenbestimmung
umrechnende Recheneinheit und eine optische Anzeigeneinheit des Meßergebnisses vorgesehen
sind.
-
Durch die Erfindung ist es möglich mit Hilfe eines für die Reflektion
geeigneten Meßstrahles, z.B. kann es sich hierbei um einen Infrarotstrahl, um sichtbares
Licht, um polyrisiertes Licht oder in anderer Weise gebündelteund gleichgerichtete
Wellen handeln, die reflektierbar sind, genaue Längenmessungen durchzuführen. Zur
Auswertung der Messung kann z.B. die zeitliche Verzögerung zwischen Abgabe
eines
Meßimpulses und der Empfang des reflektierten Meßimpulses herangezogen werden, auch
können ggf. Amplitudenwechsel durch die Reflektion zum Messen herangezogen werden
u. dgl. mehr. Die integrierte Recheneinheit kann dabei entsprechend geeicht und
so geschaltet sein, daß durch Fremdreflektionen Meßfehler weitestgehend ausgeschlossen
werden. Zur Vereinfachung der Handhabung wird dabei das Meßergebnis auf einer Anzeigeeinheit
dargestellt, d.h. der Benutzer ist sofort in der Lage das Meßergebnis aufzunehmen.
-
In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß der Sender und Empfänger
in einem von dem Benutzer in der Hand haltbaren Gehäuse untergebracht sind. Für
die'Erfindung ist wichtig, daß die Vorrichtung solche Größe aufweist, daß sie in
der Praxis noch leicht von einer Person handhabbar ist. Durch entsprechend kleine
und leichte Bauweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung die Größe einer kleinen
Taschenlampe aufweisen, die vom Benutzer leicht mitgeführt werden kann, da sie einen
wesentlich geringeren Raumbedarf aufweist, als z.B. ein handelsüblicher Zollstock.
-
Nach der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß das Gehäuse mit
einer elektronischen Anzeige, z.B. einer Digitalanzeige oder einer Anzeige aus Flüssigkeitskristallen,
zur Sichtbarmachung des Meßergebnisses ausgerüstet
ist. Die Anzeige
ist dabei nicht auf die beanspruchten Möglichkeiten beschränkt. In gleicher Weise
können hier andere den gleichen Zweck erfüllende Anzeigen vorgesehen sein, auch
mechanische Zahlenräder od. dgl., wenn dies besonders zweckmäßig sein sollte.
-
Um bei der Benutzung eine mögliche Fehlerquelle auszuschalten, d.h.
insbesondere dem Benutzer die Möglichkeit zu geben, exakt denjenigen Punkt zu bestimmen,
den er als Abstand von seinem Meßgerät wählt, und dessen Abstand er demnach mißt,
sieht die Erfindung in wesentlicher Ausgestaltung vor, daß neben Sender und Empfänger
zur Handhabungserleichterung zur Erzeugung eines Zielstrahles eine Abgabeeinrichtung
für gebündeltes, sichtbares Licht vorgesehen ist. Durch das Vorsehen eines Ziellichtstrahles
kann in einfacher Weise auch die jeweilige Raumdiagonale oder andere von einer waagerechten
oder senkrechten Ebene abweichende Meßstrecken bestimmt werden, da für den Benutzer
ein Ziellichtpunkt, ähnlich wie beispielsweise die Demonstrationspfeile für Diapositivvorführungen
durch entsprechende Taschenlampenaufsätze erzeugt werden, den zu messenden Punkt
beleuchtet bzw. anzeigt.
-
Zweckmäßig kann es sein, wenn, wie dies die Erfindung vorsieht, die
der Sender- und Empfangseinheit gegenGberliegende Gehäusewand der Vorrichtung als
Nullpunktmarkierung der Meßstrecke ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung
ist
jedoch nicht die einzige Möglichkeit. Sie kann dann günstig sein, wenn z.B. der
Benutzer von einem für ihn greifbaren festen Ausgangspunkt häufig sich ändernde
Entfernungen mißt, wie dies z.B. bei Sportveranstaltungen der Fall sein kann, beispielsweise
bei einer Weitsprungveranstaltung, wenn z.B. die Vorrichtung in Höhe des Absprungbalkens
gelegt wird und durch einen Reflektionsstab die unterschiedlichen Einsprungmarken
fixiert werden.
-
Andererseits kann nach der Vorrichtung in Abwandlung zu der vorgehend
geschilderten Gestaltung auch vorgesehen sein, daß das Gehäuse beidseitig mit Sender-
und Empfangseinheiten ausgerüstet ist. Die elektronische Schaltung innerhalb der
Vorrichtung kann dann so gewählt sein, daß sie jeweils die zu beiden Seiten ausgesandten
Meßstrahlen zu einer Gesamtentfernung addiert, d.h. es ist für die Messung einer
-Strecke gleichgültig, wo sich der Benutzer der Vorrichtung innerhalb der Strecke
befindet, da lediglich die Summenbildung jeweils die gewünschte Entfernung angibt.
Die endliche Strecke des Vorrichtungsgehäuses wird dabei schaltungsmäßig entsprechend
berücksichtigt.
-
Nach der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß am Gehäuse zur Messung
der x- und/oder y- und/oder z-Richtung, nacheinander und in synchroner Meßweise
jeweils um 900
versetzt, Sender- und Empfangseinheiten vorgesehen
sind.
-
Diese Gestaltung macht es möglich, z.B. überschlägig Flächeninhalte
oder Rauminhalte eines Zimmers oder eines Gebäudes abzumessen, indem durch Knopfdruck
die x-, die y- und/oder die z-Richtung gleichzeitig gemessen wird, innerhalb der
Vorrichtung umgesetzt und durch eine entsprechende Anzeige gleich dem Benutzer der
Vorrichtung, z.B. der Rauminhalt, des von ihm gemessenen Zimmers bestimmt wird.
-
In Ergänzung kann an der Vorrichtung auch vorgesehen sein, daß das
Gehäuse mit einer integrierten Wasserwaage zur Ausrichtung des Gehäuses in einer
gewünschten planen Meßebene ausgerüstet ist und/oder daß das Gehäuse mit einem in
vorbestimmbaren Winkeln ausklappbaren Gehäusewandbereichen ausgerüstet ist. Die
Maßnahmen dienen zur Erleichterung der Handhabung ebenso, wie der weiter oben beschriebene
optisch sichtbare Zielmeßstrahl. So kann zu einer sehr exakten Messung es zweckmäßig
sein, die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr genau im Raum zu fixieren.
-
Zweckmäßig ist es, wennäie Vorrichtung mit einer Meßwertfeststellung
und/oder einem Meßwertspeicher und/oder einem Meßwertumrechner zur Bestimmung von
Flächen- oder Rauminhalten ausgerüstet ist.
-
Ebenso zur Erleichterung der Handhabung ist nach der Erfindung auch
vorgesehen, daß die Vorrichtung mit einem aufladbaren AkkumulatoSSusgerüstet ist.
Neben dieser Aufladbarkeit kann in gleicher Weise auch vorgesehen sein, daß Batterien
im Gerät vorgesehen sind. Dies kann alternativ erfolgen. SibstverstEndlich ist die
Erfindung nicht darauf beschränkt, auch kann hier ein.Netzbetrieb vorgesehen sein,
wenn z.B. laufend von einer Stelle aus unterschiedliche Abstände gemessen werden
sollen, so daß die Vorrichtung stationär betreibbar ist, z.B. bei Hallenveranstaltungen,
wenn dort Wettbewerbe stattfinden, bei denen es auf' exakte Längenmessung ankommt.
-
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert. Diese zeigt in Fig. 1 eine vereinfachte Wiedergabe der Vorrichtung
in zwei Ausführungsbeispielen, -Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung
sowie in Fig. 3 eine. Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Pfeil III in Fig. 2 in
einem weiteren abgewandelten Ausführungsbeispiel.
-
Die allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung wird zunächst
am
oberen Beispiel in Fig. 1 beschrieben. In einem Gehäuse 2 ist eine nicht näher dargestellte
Recheneinheit sowie eine Versorgungseinheit mit elektrischer Energie untergebracht.
Der Stecker eines nicht näher dargestellten Akkumulators ist gestrichelt dargestellt
und mit 3 bezeichnet. Er ist in der Gebrauchslage von einem Schutzgehäuse 4 überdeckt,
das bei dem Beispiel nach Fig. 1, obere Figurenhälfte, gleichzeitig die Nullwertbestimmung
durch eine Anlagefläche 5 für die Vorrichtung 1 abgibt.
-
Auf der der Anlagefläche 5 gegenüberliegenden Seite ist die Vorrichtung
1 mit einem beispielsweise in Fig. 3 dargestellten Sensorkopf 6 ausgerüstet, in
dem sich ein Sender 7 für einen mit 8 bezeichneten ausgehenden Meßstrahl und ein
Empfänger 9 für einen mit 10 bezeichneten reflektierten Meßstrahl ebenso befindet,
wie eine Lichtquelle 11 für sichtbares Licht, mit der ein Zielstrahl produziert
wird, um den Auftreffpunkt des Meßstrahles 8 für den Benutzer optisch sichtbar zu
machen. Der Auftreffpunkt ist in Fig. 1 mit 12 bezeichnet. Neben diesem Sensorkopf
ist eine optische Anzeige 13 an der Vorrichtung 1 vorgesehen, sowie ein Drucldnopf
14 od. dgl. zum Inbetriebsetzen der Vorrichtung. Neben diesem Druckknopf-14 können
weitere Schaltelemente 15 vorgesehen sein, z.B.
-
zum Meßwert speichern, zum Verschieben des Nullpunktes od. dgl. mehr,
wie dies bei heute auf dem Markt befindlichen Taschenrechnern üblich ist.
-
Bei allen weiteren dargestellten Vorrichtungen, die ebenfalls mit
1 bezeichnet sind, allerdings gestrichen, sind die sonst gleichen Bauteile mit den
gleichen Bezugsziffern versehen.
-
Bei dem in Fig. 1 unteren Ausführungsbeispiel ist die dort dargestellte
Vorrichtung 1' längenendseitig jeweils mit einem Sensorkopf 6' bzw. 6" ausgerüstet,
und einer entsprechenden Anzahl von Schaltelementen sowie einer optischen Anzeigeeinheit
13'. Die zwischen einer mit 16 bezeichneten Wand und einem mit 17 bezeichneten Stab
zu messende Entfernung ist in Fig. 1 mit "x" bezeichnet.
-
Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtungen ist die
folgnde: Die Vorrichtung 1 wird mit ihrer Anlagefläche 5 als Nullpunktmarkierung
an eine Wand angelegt und gegen ein zu messendes Objekt, im dargestellten Beispiel
den Pfahl 17, gerichtet. Durch Drücken des Druckknopfes 14 wird der Meßstrahl 8
abgegeben, am Stab 17 im Punkt 12 reflektiert und als rückkehrender Strahl 10 vom
Empfänger 9 aufgenommen. Der nicht näher dargestellte Rechner innerhalb der Vorrichtung
1 ermittelt nun Unterschiede, z.B. von physikalischen Größen, zwischen dem abgegebenen
Meßstrahl und dem auf genommenen Meßstrahl 10, z.B. die Zeit zwischen Abgabe und
Empfang des Meßstrahles, ggf. eine AXplituden- oder Prequenzänderung od. dgl., und
ermittelt aus diesem Unterschied
die Länge des zurückgelegten
Wertes, addiert diesen Wert zu dem gehäuseinternen Standardwert zwischen der Anlagefläche
5 und der entsprechenden Empfangsfläche im Empfänger 9, addiert die ermittelten
Werte und gibt diese entsprechend an die optische Anzeigeeinheit 13 weiter.
-
Um möglichst viele Meßfehler zu vermeiden, wird beim Drücken des Druckknopfes
14 gleichzeitig sichtbares Licht von der Lichtquelle 11 emiffiert, so daß der Benutzer
der Vorrichtung 1 einen Lichtpunkt an der Stelle des Stabes 17 findet, an der der
Reflektionspunkt 12 liegt.
-
In Fig. 1 in der unteren Figurenhälfte ist eine Variante der Vorrichtung
1 dargestellt und zwar mit zwei Sensorköpfen 6' und 61'. Der Benutzer der Vorrichtung
braucht daher nicht mehr die Vorrichtung 1' an eine Wand anzulegen, sondern kann
diese frei im Raum auslösen. Die Wege der betDeits emittierten Meßstrahlen werden
von dem Rechner addiert und mit der vorrichtungseigenen Länge zusammengezählt und
auf der optischen Anzeigeeinheit 13' sichtbar gemacht. Dadurch ist es gleichgültig,
ob eine der beiden Meßstrahllängen gegen Null geht oder ob die beiden Meßstrahllängen
etwa gleich sind. Durch die Addition wird jeweils die Entfernung tsxtt angegeben.
-
Fig. 2 zeigt eine Variante der Vorrichtung, die darin besteht, daß
Gehäuseteile 18 bzw. 19 an der Vorrichtung 1t
schwenkbar anordnet
sind und die optische Anzeigeeinheit 13" zusätzlich die von den in den drei Raumkoordinaten
"x, y und z" ausschwenkbaren Gehäuseteilen zurückgelegten Winkel & , und anzeigt,
um dem Benutzer die genaue Lage der Vorrichtung r'im Raum darzustellen. Dies kann
auch über eingebaute Wasserwaagen od. dgl. erfolgen, was jedoch nicht näher dargestellt
ist. Durch Bilden der entsprechenden Winkelmaße in Kombination mit der gemessenen
Meßstrecke läßt sich für den Benutzer die jeweils direkte Meßweglänge ermitteln
oder aber auch durch Umstellen über Schalter 15", z.B. die Meßstrecke auf die Horizontale
oder Vertikale direkt umrechnen.
-
In Fig. 3 ist die Möglichkeit dargestellt, eine Vorrichtung mit Sensorköpfen
auszurichten, die das Messen in der x-, in der y- und in der z-Achse im Raum gleichzeitig
ermöglichen. Durch Summen- oder Produktbildung lassen sich dann Flächen oder Rauminhalte
direkt auf dem optischen Anzeigegerät 13" an der Vorrichtung 1" ablesen.
-
Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel noch in vielfacher
Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So ist die
Erfindung insbesondere nicht auf eine Meßstrahlenart beschränkt.
-
Hier können Infrarotstrahlen, sichtbares Licht, Ultraschall
od.
dgl. mehr zur Anwendung kommen. Auch ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte
Art der optischen Anzeigeeinheit oder aber der Art der genauen Positionierung im
Raum beschränkt.