DE3833153A1 - Verfahren zum erfassen des zentrums eines von einem nivelliergeraet (sog. baulaser) projizierten laserstrahls mittels mindestens zweier spiegelbildlich zu einer "null-linie" angeordneten laserlichempfindlichen signalgebenden empfangselementen, sowie vorrichtung zur durchfuehrung d. verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen des Zentrums eines von einem Nivellierlasergerät (sogenannter Baulaser) projizierten Laser­ strahls gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bereits ein Verfahren zum Erfassen des Zentrums eines von einem Baulaser ausgesandten Laserstrahls bekannt, wobei mit Hilfe von minde­ stens zwei spiegelbildlich zu einer "Null-Linie" angeordneten Foto­ dioden ein Auftreffen des Laserstrahls außerhalb dieser "Null-Linie" registriert und/oder angezeigt werden kann. Im Rahmen dieses Verfahrens werden diese mindestens zwei Fotodioden mit der dazwischen angeordneten "Null-Linie" von Hand so in den Bereich des auftreffenden Laserstrahls gehalten, daß der Laserstrahl eine dieser Fotodioden mindestens teil­ weise trifft. Diese getroffene Fotodiode erzeugt ein Signal, das in ein weiterverwertbares Signal, z. B. in ein optisch oder akustisch wahrnehm­ bares Signal umgewandelt wird. Auf Grund dieser Signale ist es möglich, die mindestens zwei Fotodioden so lange von Hand auf der Wand nach oben oder unten zu verschieben, bis das Zentrum des Laserstrahls genau in der zwischen ihnen angeordneten "Null-Linie" auftrifft. Die "Null-Li­ nie" liegt jetzt in der Ebene, die vom projizierten rotierenden Laser­ strahl bestrichen wird, so daß die Lage dieser "Null-Linie" das zu übertragende Niveau angibt und nun auf der Wand angerissen werden kann. Dieses schrittweise Einbringen der "Null-Linie" in die vom Laserstrahl bestrichene Projektionsebene ist jedoch - da die "Null-Linie" genau zwischen zwei Empfangselementen liegt und außerdem die Annäherungs­ schritte im Bereich der "Null-Linie" immer kleiner und dadurch immer schwieriger werden - ein sehr mühseliges und zeitaufwendiges Unterfan­ gen, wobei auch gewisse Meßfehler nicht ausgeschlossen werden können.

Es ist für diesen Zweck bereits eine Laserstrahlempfangsvorrichtung bekannt, die mit mehreren in einer Reihe angeordneten laserlichtempfind­ lichen Empfangselementen, z. B. Fotodioden, bestückt ist. Im Zentrum dieser Reihe von Empfangselementen ist eine "Null-Linie" vorgesehen, die zugleich die Spiegelbildachse für die zu beiden Seiten davon ange­ ordneten Empfangselemente ist. Wenn diese Empfangsvorrichtung in den Bereich des vorbeihuschenden Laserstrahls gehalten wird, und zwar so, daß die Reihe der Empfangselemente senkrecht zu der von projizierten Laserstrahl beschriebenen Ebene liegt, wird eines dieser Empfangsele­ mente oberhalb oder unterhalb der "Null-Linie" (Spiegelbildachse der Diodenreihe) von dem Laserstrahl getroffen. Die Empfangsvorrichtung muß nun so lange von Hand auf der Wand nach oben oder unten verschoben werden, bis das Zentrum des Laserstrahls genau in der "Null-Linie" auftrifft. Die Lage dieser "Null-Linie" stellt nun das zu übertragende Niveau dar und kann an der Wand angerissen werden. Eine solche appara­ tive Ortungshilfe ist zweckmäßig, weil es mit bloßem Auge sehr schwie­ rig ist, die genaue Durchgangslinie des von der rotierenden Laserstrahl­ quelle auf die Wand projizierten Laserstrahls, der sich auf der Wand als vorbeihuschender leuchtender Punkt darstellt, zu erkennen. Außerdem ist bei größerer Entfernung und insbesondere bei einer mit starkem Sonnenlicht beschienenen Wand der vorbeihuschende Laserstrahl überhaupt nicht mehr erkennbar. Da bei dieser bekannten Empfangsvorrichtung die laserlichtempfindlichen Empfangselemente starr in dem Gehäuse inte­ griert sind, wird außerdem bei einem sehr flachen Einfallswinkel des projizierten Laserstrahls wegen der geringen Absorbtionsfähigkeit von schräg einfallendem Licht nur noch ein unzureichendes oder überhaupt kein Signal mehr erzeugt, so daß sich eine relativ hohe Fehlerquote einstellt. Ein solcher flacher Einfallswinkel ergibt sich z. B. für die Langseite eines sehr langen rechteckigen Raums, wenn der Baulaser im Zentrum dieses Raums aufgestellt ist, oder bei einer außergewöhnlich langen Längswand, z. B. in dem Fall, daß ein großer rechteckiger Raum ohne Zwischenwand in einen kleineren rechteckigen Raum von geringerer Breite übergeht, wobei die eine Längswand des großen Raums sich in der Längswand des anschließenden kleineren schmäleren Raums fluchtend fort­ setzt und hierbei der Baulaser üblicherweise im Zentrum des großen Raums aufgestellt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, bei einem Verfahren sowie bei einer Empfangsvorrichtung der eingangs genannten Gattung die vorstehend be­ schriebenen Nachteile zu vermeiden und eine Empfangsvorrichtung zu schaffen, bei der die "Null-Linie" automatisch in weit kürzerer Zeit und mit sehr viel größerer Effektivität und Genauigkeit als von Hand, ins­ besondere auch bei sehr flachem Einfallswinkel des Laserstrahls, in die vom projizierten Laserstrahl beschriebene Ebene einjustiert wird, so daß nach Beendigung dieses Selbstjustierungsvorgangs das zu übertra­ gende Niveau vorliegt und auf der Wand angerissen werden kann. Außerdem soll die Empfangsvorrichtung mit Einrichtungen zum Anreißen des erfaß­ ten Niveaus ausgebildet sein.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren sowie eine Vorrichtung gemäß dem kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 bzw. 2. Weitere vorteil­ hafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt jedes Empfangselement (z. B. Fotodiode oder Diodenzeile) oberhalb der "Null-Linie" den Signalwert +A, während jedes Empfangselement unterhalb der "Null-Linie" einen Signalwert -A erzeugt. Diese Signale werden digitalisiert. Ein Pro­ zessor führt dann mit diesen Signalen ständig einen Datenvergleich durch. Solange der Laserstrahl auf ein Empfangselement oberhalb oder unterhalb der "Null-Linie" auftrifft, wird so lange ein Steuerimpuls an eine für die Verschiebung dieser "Null-Linie" vorgesehene Stelleinrich­ tung, z. B. Motor, abgegeben, bis die "Null-Linie" in das Zentrum des Laserstrahls verlagert ist.

Die erfindungsgemäße Empfangsvorrichtung braucht nunmehr nur noch grob in den Bereich des Auftreffpunktes des projizierten Laserstrahls an die Wand oder Ebene, auf die das betreffende Niveau übertragen werden soll, angesetzt werden, und zwar so, daß dieser Laserstrahl auf irgendeines der in einer Reihe angeordneten Empfangselemente auftrifft. Je nachdem, ob nun eines der Empfangselemente oberhalb oder unterhalb der "Null-Li­ nie" vom Laserstrahl getroffen wird, gibt dieses betreffende Empfangs­ element ein entsprechendes Steuersignal an einen Motor, mit dem der Schlitten mit der darauf angeordneten Empfangselementenreihe so lange in der einen oder anderen Richtung verschoben wird, bis sich die "Null-Linie" genau im Zentrum des aufgetroffenen Laserstrahls befindet. Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung die "Null-Li­ nie" in das Zentrum des Laserstrahls eingebracht wird, ist diese Vor­ richtung auch für Baulaser geeignet, die nicht einen ganz scharfen Lichtpunkt, sondern einen Lichtfleck von beispielsweise einem Zenti­ meter Durchmesser oder größer auf die Wand projizieren.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nunmehr eine weit exaktere Erfassung des vom projizierten Laserstrahl übertragenen Nullniveaus möglich, auch wenn der Laserstrahl bei größeren Entfernungen bereits in erheblichem Maße divergiert, als dies bei der herkömmlichen, eingangs beschriebenen Empfangsvorrichtung der Fall wäre. Durch den automati­ schen Abgleich der Signalwerte aus den Empfangselementen oberhalb bzw. unterhalb der "Null-Linie" werden gerade in der Endphase des Einjustie­ rens, wo der Laserstrahl bereits im näheren Bereich der "Null-Linie" auftrifft, kleinste Signalwert-Unterschiede noch berücksichtigt. Dies führt zu entsprechend kleinen Nachstellschritten des Schlittens bzw. eines entsprechend anderen ausgebildeten Empfangselemententrägers und damit zu einer entsprechenden Feinjustierung der "Null-Linie" auf das Zentrum des projizierten Laserstrahls hin, wobei Fehlerquellen ausge­ schaltet werden, wie sie bei der eingangs beschriebenen herkömmlichen Empfangsvorrichtung auftreten, z. B. dadurch, daß einerseits das mensch­ liche Auge bei einem vorbeihuschenden Laserstrahl dessen Zentrum nicht genau erfassen kann (noch viel schwieriger wird eine solche Erfassung, wenn der Laserstrahl zudem noch stark divergiert), oder daß andererseits beim Verschieben des gesamten Gehäuses mit seiner darauf angebrachten "Null-Linie" in Richtung auf das Zentrum des Laserstrahls hin diese Verschiebung von Hand vorgenommen werden muß und wegen des Nichterken­ nens des Zentrums des Laserstrahls die Feinjustierung der "Null-Linie" auf das Zentrum des Laserstrahls, insbesondere noch bei rauhen Wänden, nur schritt- und ruckweise erfolgen kann.

Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung für Baulaser mit einer Halbleiter-Laserquelle geeignet, die im Lichtspektrum nahe dem Infrarotbereich aussendet, weil ein solcher Infrarotlichtstrahl mit dem bloßen Auge nicht mehr zu erkennen ist. Mit der erfindungsgemäßen Emp­ fangsvorrichtung kann aber das Zentrum eines solchen projizierten Infra­ rotlichtstrahls auch noch in großer Entfernung und selbst bei der die­ ser Lichtquelle eigenen starken Divergenz noch eindeutig geortet wer­ den.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die "Null-Li­ nie" des Schlittens zunächst mit hoher Geschwindigkeit zum Laserstrahl hin bewegt. Sobald der Laserstrahl mit seiner Randzone auf das untere Empfangselement mit dem negativen Signalwert auftrifft, wird durch eine besondere Steuerung über den Prozessor die Bewegungsgeschwindigkeit des Schlittens auf einen Schleichgang herabgesetzt, so daß sich die "Null-Linie" des Schlittens immer langsamer werdend dem Zentrum des Laserstrahls nähert und damit diese "Null-Linie" nicht wegen zu hoher Drehgeschwindigkeit des Motors über das Zentrum des Laserstrahls hinaus­ wandern kann. Es wird also eine Einstellung in möglichst kürzester Einstellzeit erreicht. Selbstverständlich könnte man auch auf die vor­ stehend beschriebene Reduzierung der Motordrehgeschwindigkeit verzich­ ten, wenn man eine dadurch bedingte längere Einjustierzeit in Kauf nähme. Dann würde die "Null-Linie" auf dem Schlitten zwar wegen zu hoher Drehgeschwindigkeit des Motors geringfügig über das Zentrum des Laserstrahls hinausfahren, der Schlitten würde aber auf Grund des nun­ mehr überwiegenden negativen Steuersignalanteils sofort wieder in umge­ kehrter Richtung auf die Justierungsposition hin bewegt werden.

Die laserlichtempfindlichen Empfangselemente bestehen vorzugsweise aus Fotodioden. Es genügt, wenn oberhalb und unterhalb der "Null-Linie" und spiegelbildlich zu dieser "Null-Linie" mindestens jeweils eine Foto­ diode angeordnet ist, wobei die Fotodiode (Fotodiodenleiste) oberhalb der "Null-Linie" gegenüber derjenigen unterhalb der "Null-Linie" anders gepolt ist, so daß z. B. die obere Fotodiode (Fotodiodenleiste) beim Auftreffen des Laserstrahls einen positiven Signalwert und die untere Fotodiode (Fotodiodenleiste) einen negativen Signalwert erzeugt, mit welchen Signalwerten der Motor für die Verschiebung des Empfangselemen­ tenträgers, vorzugsweise in Form eines Schlittens, angesteuert wird. Zweckmäßigerweise wird oberhalb und unterhalb der "Null-Linie" eine Diodenzeile angebracht, wodurch der Fassungsbereich für den zu empfan­ genden Laserstrahl erheblich ausgeweitet wird. Statt einer einstückigen Diodenzeile können auch jeweils mehrere in Reihe geschaltete Einzel­ dioden in Verschiebungsrichtung des Schlittens, d. h. senkrecht zur "Null-Linie" aufgereiht werden, wobei die Dioden oberhalb der "Null-Li­ nie" zusammengeschaltet und beim Auftreffen des Laserstrahls beispiels­ weise einen positiven Signalwert ergeben und die Dioden unterhalb der "Null-Linie" genauso zusammengeschaltet werden, aber den umgekehrten, beispielsweise einen negativen Signalwert ergeben.

Es können zu beiden Seiten der "Null-Linie" auch unterschiedlich lange Diodenzeilen vorgesehen sein. Dadurch ergibt sich keine Verfälschung des Signalwerts, denn der Laserstrahl von bestimmtem Durchmesser er­ zeugt beim Auftreffen auf eine der Fotodioden immer den Wert +A (ober­ halb) bzw. -A (unterhalb). Unter Berücksichtigung der Hintergrundstrah­ lung (z. B. Tageslichtstrahlung, insbesondere dessen UV-Anteil) spielt die Länge der Diodenzeilen aber noch eine Rolle, da die Hintergrund­ strahlung von der Gesamtfläche der Fotodioden aufgenommen wird und so ebenfalls einen Signalanteil ergibt, der den des Laserstrahls überla­ gert. Um bei unterschiedlich langen Fotodiodenzeilen zu beiden Seiten der "Null-Linie" eine Verfälschung des Signalwertes durch nicht vom Laserstrahl stammende Fremdstrahlungsanteile (z. B. Tageslicht, Sonnen­ strahlung o. dgl.) auszuschließen, ist noch zusätzliche Fotodioden­ fläche auf der kürzeren Fotodiodenseite anzubringen. Dabei muß diese zusätzliche Fotodiodenfläche aber möglichst im Bereich des von der "Null-Linie" abgewandten Endes der Fotodiodenzeile angebracht sein, weil bei einer Anbringung im Bereich der "Null-Linie" auch diese Ersatz­ fläche mit vom Laserstrahl getroffen würde und bei einer derartigen parallelen Anordnung von zwei Fotodiodenreihen sich eine Verdoppelung des Signalwertes auf der betreffenden Seite ergibt, was dann den Ab­ gleich zwischen dem positiven Signalwert oberhalb und dem negativen Signalwert unterhalb der "Null-Linie" verfälschen würde, d. h., daß sich die "Null-Linie" nicht im Zentrum des Laserstrahls einjustiert. In gleicher Weise wirkt eine entsprechende Verringerung der Absorptions­ fläche auf dem äußersten Ende der längeren Diodenzeile oder diese ersetzende, dem Fachmann geläufige Abgleichungstechniken. Vorteilhaft ist auch die Anbringung eines nur die Laserstrahlen duchlässigen Fil­ ters über den Fotodioden, das andere Lichtspektren, also die gesamte Störstrahlung, zurückhält.

Vorteilhafterweise wird der gesamte Verschiebebereich des Schlittens mit einer Abdeckung versehen, so daß der Verschiebemechanismus vor dem Eindringen von Fremdteilchen, wie Staub oder dergleichen, geschützt ist. Möglich wäre auch hier, die Abdeckung als laserstrahldurchlässiges Filter auszubilden.

Um bei schräg einfallendem Laserstrahl einen möglichst hohen Absorp­ tionswirkungsgrad an den Empfangselementen (Fotodioden) zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen

• a) die Empfangselemente auf dem Empfangselemententräger (Schlitten oder dergleichen) um die Längsachse des Empfangselemententrägers ver­ schwenkbar anzuordnen, so daß diese dem schrägeinfallenden Laser­ strahl zugewandt werden können und dadurch ein möglichst senkrechter Lichteinfallwinkel für die Fotodioden mit größtmöglicher Lichtabsorb­ tion eintritt, oder
• b) eine lichtdurchlässige, vorzugsweise nur laserlichtdurchlässige, tonnendachförmig ausgebildete Abdeckung vorzusehen, welche auf ihrer Innenseite Lichtumlenkflächen aufweist, die so ausgerichtet sind, daß auch ein unter sehr geringem Einfallswinkel einfallender Laser­ strahl zu den Empfangselementen (Dioden, Diodenleiste) hin reflek­ tiert wird und dort mehr oder weniger senkrecht auftrifft. Dies könnte z. B. erreicht werden durch in Längsrichtung der tonnendach­ förmigen Abdeckung verlaufende prismatisch ausgebildete laserlicht­ brechende und/oder -reflektierende (spiegelnde) Flächen.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in einem rechten Winkel zur Verschiebungsrichtung des Schlittens ein An­ reißlineal angeordnet, wobei die Oberkante des Lineals exakt mit der "Null-Linie" auf dem Schlitten übereinstimmt. Damit kann sofort nach der Einjustierung der "Null-Linie" auf das Zentrum des Laserstrahls das vom Laserstrahl übertragene Niveau markiert werden.

Eine vorteilhafte praxisgerechte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung besteht darin, den Schlitten mit den Fotodioden zu Beginn einer jeden Messung immer in eine Ausgangsposition (Grundstel­ lung), z. B. in die unterste Position, zurückkehren zu lassen, so daß die Bedienungsperson erkennt, daß eine Einjustierung der "Null-Linie" auf das Zentrum des Laserstrahls noch nicht erfolgt ist. Diese in ihrer Grundstellung befindliche Empfangsvorrichtung wird dann so an die Wand gehalten, daß der Laserstrahl auf die Fotodiodenreihe oberhalb der "Null-Linie" auftrifft. Nach dem Einschalten der Empfangsvorrichtung gibt die vom Laserstrahl getroffene Fotodiode ein Steuersignal vom Wert +A an den Motor, so daß der Schlitten mit der darauf festgelegten "Null-Linie" nach oben zum Laserstrahl hin bewegt wird. Diese Nach-O­ ben-Verschiebung des Schlittens dauert so lange an, bis die "Null-Li­ nie" genau im Zentrum des Laserstrahls eingepegelt ist, was gemäß vor­ stehender Beschreibung dadurch erfolgt, daß dann, wenn der Laserstrahl im Bereich der "Null-Linie" auftrifft, auch bereits teilweise eine Fotodiode unterhalb dieser "Null-Linie" getroffen wird, die einen nega­ tiven Signalwert erzeugt. Es erfolgt so lange ein Abgleich zwischen dem positiven Signalwert von der bzw. den Fotodioden oberhalb der "Null-Li­ nie" und dem negativen Signalwert von der bzw. den Fotodioden unterhalb der "Null-Linie", bis schließlich der positive und der negative Signal­ wert die gleiche Größe erreichen und sich gegenseitig aufheben. In diesem Zeitpunkt erhält dann der Verstellmotor für den Schlitten kein Steuersignal mehr und bleibt stehen. Zur optischen und/oder akustischen Anzeige der Beendigung dieses Abgleichungsvorgangs ist auf der Empfangs­ vorrichtung eine Leuchtdiode und/oder ein Summer vorgesehen.

Die Erfindung soll nun an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigt

Fig. 1 eine Frontalansicht von der Empfangsvorrichtung mit einem verschiebbaren Empfangselemententräger;

Fig. 2 eine Ansicht von der rückwärtigen Seite in das Innere des Gehäuses der Empfangsvorrichtung;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Details "D" aus Fig. 3;

Fig. 5/6 eine andere Ausführungsform einer Empfangsvorrichtung in Frontal- und Schnittansicht, bei der der Empfangselementen­ träger im Gehäuse nicht verschiebbar, sondern das gesamte Gehäuse nach dem gleichen erfindungsgemäßen Prinzip mittels eines für die Verschiebung des Gehäuses speziell ausgebil­ deten Stativaufsatzes in der Längsachsenrichtung der Emp­ fangselementenreihe verschiebbar ist.

Gemäß Fig. 1 weist die in Frontalansicht dargestellte Empfangsvorrich­ tung 1 auf seiner Vorderseite 2 eine wannenförmige Vertiefung 3 mit halbkreisförmigem Querschnitt auf, in welcher Vertiefung ein in Längs­ richtung verschiebbarer Schlitten 4 mit einem darauf angeordneten Emp­ fangselemententräger 27 für die Fotodiodenreihe 5 a/5 b vorgesehen ist. Die obere Fotodiodenreihe 5 a ergibt beim Auftreffen des Laserstrahls ein positives Steuersignal an den Verstellmotor des Schlittens, während die untere Fotodiodenreihe 5 b ein negatives Steuersignal abgibt. Um eine Verfälschung des vom Laserstrahl stammenden Signalwert durch Fremd­ strahlungsanteile (Tageslicht, Sonnenstrahlung o. dgl.) zu vermeiden, weist die kürzere untere Diodenreihe 5 b an ihrem äußeren Ende noch zwei zusätzliche Fotodioden auf, so daß den fünf oberen Dioden 5 a auch fünf untere Dioden 5 b gegenüberstehen und sich dadurch von der Fotofläche her gesehen die gleich großen Fremdstrahlungsanteile aufhe­ ben. Die Vertiefung 3 weist auf ihrem Grund einen Längsschlitz 6 auf, durch den der auf der Rückseite des Schlittens angebrachte Steg 8 (Fig. 3) hindurchragt. Wie aus der Querschnittsansicht der Fig. 3, die einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1 zeigt, zu erkennen ist, ist am unteren Ende des Steges 8 in einem rechten Winkel das Lineal 9 angeordnet. An der dem Winkel zwischen dem Steg 8 und dem Lineal 9 aussteifenden Rippe 10 sind die beiden Enden des um die beiden Seilrol­ len 11 a/b laufenden Antriebsseils 12 befestigt, so daß der Steg mit dem Schlitten und dem Lineal über den Seiltrieb in der einen oder ande­ ren Richtung bewegt werden kann. Eine dieser Seilrollen 11 wird vom Motor 13 angetrieben. Dieser Motor erhält seine positiven oder nega­ tiven Steuersignale von den Fotodioden 5 a/5 b und setzt den Schlitten über die Seilrollen in der einen oder anderen Drehrichtung in Bewegung.

Das mit dem Schlitten 4 über den Steg 8 verbundene Lineal 9 ragt aus einem in der Seitenwand des Gehäuses angeordneten Schlitz 14 heraus, der etwa eine dem Längsschlitz 6 entsprechende Länge aufweist. Auf dem Steg 8 ist der Schlitten 4 um seine Längsachse 15 verdrehbar gelagert, so daß die auf dem Schlitten angeordneten Fotodioden 5 a/5 b zu einem sehr schräg einfallenden Laserstrahl hin geneigt werden können, um ein möglichst senkrechtes Auftreffen des Laserstrahls auf die Fotodioden zu erreichen (vgl. gestrichelte Darstellung). Die wannenförmige Vertiefung 3 mit dem Längsschlitz 6 und dem Schlitten 4 ist zur Vermeidung einer Verschmutzung mit einer laserlichtdurchlässigen tonnendachförmigen Abdeckung 7 versehen. Auf der Vorderseite 2 des Gehäuses zeigen die drei oberen Leuchtdioden 16, 17, 18 (Fig. 1) das augenblickliche Auftref­ fen des Laserstrahls an, und zwar zeigt die LED 16 an, wenn und so lange der Laserstrahl auf der oberen Fotodiodenreihe 5 a auftrifft, die LED 18, wenn und so lange der Laserstrahl auf die untere Diodenreihe 5 b auftrifft und die LED 17, daß die "Null-Linie" 19 im Zentrum des Laser­ strahls steht. Bei Erreichen dieses Einjustierungszustands wird neben dem optischen Signal durch die LED 17 gleichzeitig auch noch ein aku­ stisches Signal durch den Summer 20 gegeben, so daß die Bedienungs­ person weiß, daß sie jetzt entlang der Oberkante 21 des Lineals 9 einen Markierungsstrich ziehen kann, der das vom Baulaser (nicht dargestellt) übertragene Null-Niveau wiedergibt. Damit dieser Markierungsstrich absolut in der Waagerechten liegt, ist am Gehäuse eine Libelle 22 ange­ ordnet, mit der die Empfangsvorrichtung 1 bereits beim Anlegen der Empfangsvorrichtung an der Wand lotrecht ausgerichtet werden kann, so daß der Schlitten in der Senkrechten verläuft und das rechtwinklig am Schlitten befestigte Lineal dann in der Waagerechten ausgerichtet ist. Weiter ist auf der Vorderseite 2 des Gehäuses noch ein Einschaltknopf 23 vorgesehen, mit dem der Einjustierungsvorgang in Gang gesetzt wird, da ein Timer den Schlitten nach Erreichen des Einjustierungszustands nur eine gewisse Zeit lang (ca. 10 Sek.) in dieser Position hält und ihn dann wieder in die Grundposition (unterste Position) zurückstellt, so daß an der nächsten Meßstelle nach Betätigen des Einschaltknopfes 23 der nächste Einschaltvorgang wieder eingeleitet werden kann. Die LED 24 zeigt an, daß die Empfangsvorrichtung zusammen mit der Batterie sich nach Einschalten des Einschaltknopfes in einem funktionstüchtigen Zu­ stand befindet. Das Lineal 9 ist durch eine Knicknaht 25 zum Gehäuse hin klappbar, so daß diese Empfangsvorrichtung ohne irgendwelche stören­ den herausragenden Teile bequem in die Tasche gesteckt werden kann.

In Fig. 2 ist, von der Rückseite her gesehen, das Innere der Empfangs­ vorrichtung gezeigt. Man sieht wieder den Längsschlitz 6, durch den der Steg 8 des Schlittens 4 hindurchragt. Am Schlittenunterteil 26 ist rechtwinkelig das Lineal 9 befestigt. Auf der Achse des Motors 13 ist die Antriebsseilrolle 11 a für das Antriebsseil 12 befestigt. Das eine Ende dieses Antriebseils ist mittels der Einspannschraube 28 am Schlit­ tenunterteil 26 befestigt, während das andere Seilende über die an­ triebslose Seilrolle 11 b mittels der Einspannschraube 30 befestigt ist. Das Antriebsseil 12 wird durch die Zugfeder 31 stramm gehalten. An den beiden Stirnseiten des Schlittenunterteils 26 sitzen in ihrer Länge einstellbare Kontaktstifte 32, 33, die die Endabschalter 34, 35 betäti­ gen. Bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform sind diese Endabschalter durch Reedkontakte ersetzt, wobei dann am Schlittenunter­ teil die zugehörigen Schaltmagnete angeordnet sind. Außerdem ist in dem Gehäuse noch in strichpunktierter Darstellung die Schaltplatine 36 mit der Timer- und Prozessorsteuerung für die Schlittenverschiebung und die optischen und akustischen Anzeigeelemente untergebracht. In einer geson­ derten Kammer 37 ist die Versorgungsbatterie 38 für den Motor 13 und die anderen Versorgungsteile untergebracht.

Fig. 4 zeigt in vergrößerter Darstellung den Detailausschnitt "D" aus Fig. 3 und betrifft die Führung des Schlittens 4 mit seiner Außen­ fläche in der wannenförmigen Vertiefung 3 einerseits und einer Nut(39)-Steg(40)-Verbindung auf der Gegenseite dieser wannenförmigen Vertiefung.

Fig. 5 zeigt in Frontalansicht eine andere Ausführungsform einer Emp­ fangsvorrichtung, bei der der Empfangselemententräger nicht innerhalb des Gehäuses, sondern das gesamte Gehäuse nach dem gleichen erfindungs­ gemäßen Prinzip entlang eines für die Verschiebung des Gehäuses spe­ ziell ausgebildeten Stativaufsatzes in der Längsrichtung der Empfangs­ elementenreihe verschiebbar ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Fotodiodenträger 46 mit der "Null-Linie" 40 und der oberhalb und unter­ halb dieser "Null-Linie" angeordneten Fotodiodenreihe 41 a, 41 b ebenso wie das Lineal 42 starr am Gehäuse 47 angeordnet. Das Gehäuse weist wieder an seiner Oberseite Anzeige-LEDs 16, 17, 18, 24, einen Summer 20, einen Einschaltknopf 23 sowie eine Libelle 22, mit den gleichen Funk­ tionen wie in Fig. 1 beschrieben, auf. Auf der dem Lineal gegenüber­ liegenden Gehäuseseite sind in Verschiebungsrichtung des Gehäuses am Gehäuse eine Zahnstange 43 sowie zu beiden Seiten der Zahnstange ange­ ordnete Führungsnuten 44, 45 vorgesehen, in welchen die Führungstege 48, 49 des Stativaufsatzes 50 laufen. Der Stativaufsatz 50 besteht aus einem auf seiner einen Seite längsseitig aufgeschlitzten Rohr mit rechteckigem Querschnitt, wobei die zu beiden Seiten des Schlitzes verbleibenden Stege die Führungsstege 48, 49 bilden, auf die besondere Gleitflächen aufgebracht sind. Etwa auf mittlerer Höhe des Stativauf­ satzes ist ein Motor 51 angebracht, dessen Zahnritzel 52 mit der Zahn­ stange 43 des Gehäuses zusammenwirkt. In Fig. 6, die einen Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 5 darstellt, ist das Ineinandergreifen zwischen Führungsnuten 44, 45 und Führungsstegen 48, 49 sowie zwischen dem Ritzel 52 und der Zahnstange 43 deutlich erkennbar. Auf der im Gehäuse angeordneten, strichpunktiert dargestellten Schaltplatine 36 ist wiederum die Timer- und Prozessorsteuerung für die Gehäuseverschie­ bung sowie die optischen und akustischen Anzeigeelemente unterge­ bracht. Wenn der Motor 51 durch die von den Fotodioden 41 a, b ausgehen­ den Steuersignale in der einen oder anderen Richtung in Bewegung ge­ setzt wird, klettert das Gehäuse 47 der Empfangsvorrichtung entlang dem Stativaufsatz auf und ab. Im Fußteil 53 dieses Stativaufsatzes ist ein wiederaufladbarer Akku 54 untergebracht, der den Motor und die elek­ tronischen Baueinheiten mit Strom versorgt.

Claims (23)

1. Verfahren zum Erfassen des Zentrums eines von einem Nivellierlaser­ gerät projizierten Laserstrahls mittels mindestens zwei spiegelbild­ lich zu einer "Null-Linie" angeordneten laserlichtempfindlichen, signalgebenden Empfangselementen, von denen das außermittige Auf­ treffen des empfangenen Laserstrahls registriert und/oder angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelbildlich zur "Null-Linie" angeordneten Empfangselemente bei einem Auftreffen des Laserstrahls außerhalb dieser "Null-Linie" so lange Steuerimpulse an eine für die Verschiebung dieser "Null-Li­ nie" vorgesehene Stelleinrichtung (Motor 13) abgeben, bis die "Null-Linie" in das Zentrum des Laserstrahls verlagert ist.

2. Empfangsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für den von einem Nivellierlasergerät (sogenannter Baulaser) aus­ gesandten Laserstrahl, bestehend aus einem Gehäuse und mindestens zwei spiegelbildlich zu einer festgelegten "Null-Linie" angeordne­ ten laserlichtempfindlichen Empfangselementen, mit denen der auf­ treffende Laserstrahl in weiter verwertbare Signale umsetzbar ist, aus welchen Signalen das Auftreffen des empfangenen Laserstrahls oberhalb oder unterhalb der "Null-Linie" erkennbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei spiegelbildlich zur "Null-Linie" (19) angeordneten Empfangs­ elemente (Empfangsdioden 5 a/5 b) auf einem Empfangselemententrä­ ger (27) am/im Gehäuse verschiebbar angeordnet sind, wobei deren Verschiebungsachse im wesentlichen senkrecht zu der vom projizier­ ten Laserstrahl beschriebenen Ebene liegt, und daß zur Verschiebung des Empfangselemententrägers (27) ein von diesen Empfangselementen ausgehenden Signalen gesteuerter Motor (13) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe der Empfangselemententräger so lange in die eine oder andere Richtung verschiebbar ist, bis sich die "Null-Linie" (19) im Zentrum des auftreffenden Laserstrahls befindet.

3. Empfangsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Gehäuse und mindestens zwei spiegelbildlich zu einer festgelegten "Null-Linie" darauf angeordneten laserlichtempfindlichen Empfangselementen, mit denen der auftreffende Laserstrahl in weiter verwert­ bare Signale umsetzbar ist, aus welchen Signalen das Auf­ treffen des empfangenen Laserstrahls oberhalb oder unterhalb der "Null-Linie" erkennbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (47) gegenüber einem Stativaufsatz (50) verschiebbar angeordnet ist, wobei dessen Verschiebungsrichtung im wesentlichen senkrecht zu der vom projizierten Laserstrahl beschriebenen Ebene liegt, und daß zur Verschiebung des Gehäuses ein von den Empfangselementen (Fotodioden 41 a, 41 b) ausgehenden Signalen gesteuerter Mo­ tor (51) vorgesehen ist, mit dem über eine Verschiebungs­ einrichtung (Zahnstange 43, Ritzel 52) das Gehäuse (47) so lange in die eine oder andere Richtung verschiebbar ist, bis sich die "Null-Linie" (40) im Zentrum des auftreffenden La­ serstrahls befindet.

4. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Empfangselemente (5 a, 5 b; 41 a, 41 b) aus zwei gleich langen Differentialdioden bestehen.

5. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Empfangselemente (5 a, 5 b; 41 a, 41 b) aus zwei verschieden langen Differentialdioden bestehen.

6. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Empfangselemente (5 a, 5 b; 41 a, 41 b) aus mehreren Differen­ tialdioden bestehen.

7. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Empfangselemente (5 a, 5 b; 41 a, 41 b) hinsichtlich ihrer abgegebenen Steuersignalgröße gleichwertig sind.

8. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Empfangselemente (5 a, 5 b; 41 a, 41 b) hinsichtlich ihrer abgegebenen Steuersignalgröße differieren.

9. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Empfangselemente (5 a, 5 b; 41 a, 41 b) aus jeweils einzel­ nen Segmenten zusammengesetzt sind.

10. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei zwei verschieden langen Empfangselementen (5 a, 5 b; 41 a, 41 b) zu beiden Sei­ ten der "Null-Linie" (19) jeweils auf der Seite des Empfangs­ elementes mit der geringeren Länge im Bereich der der "Null- Linie" entfernten Seite des kürzeren Empfangselements die gegenüber der anderen Seite fehlende Empfangselementen­ fläche vorgesehen ist.

11. Empfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Empfangselemente (5 a, 5 b; 41 a, 41 b) aus laserlichtempfindli­ chen Fotodioden bestehen.

12. Empfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Empfangs­ elemente (5 a, 5 b; 41 a, 41 b) auf einem Empfangselemententrä­ ger (27, 46) angeordnet sind.

13. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Empfangselemententrä­ ger (46) mit dem Gehäuse fest verbunden ist.

14. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Empfangselementen­ träger (27) auf einem im/am Gehäuse (1) in seiner Längs­ richtung verschiebbaren Schlitten (4) gelagert ist.

15. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der Empfangselemententräger (27, 46) bzw. Schlitten (4) radial verdrehbar gelagert ist.

16. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, da­ durch gekennzeichnet, daß an dem in seiner Längsrichtung verschiebbaren Empfangselementen­ träger (27) bzw. Schlitten (4) im rechten Winkel zur Ver­ schiebungsrichtung ein Anreißlineal (9) befestigt ist, dessen eine Längskante (Oberkante 21) sich in Höhe der "Null-Linie" (19) befindet.

17. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Stativaufsatz (50) aus einem auf seiner einen Seite längsseitig aufgeschlitz­ ten Rohr mit rechteckigem Querschnitt besteht, wobei die zu beiden Seiten des Schlitzes verbleibenden Stege die Führungsstege (48, 49) für entsprechende am Gehäuse (47) vorgesehene Führungsnuten (44, 45) bilden, und daß am Sta­ tivaufsatz (50) ein Motor (51) mit zugehöriger elektri­ scher Versorgungseinrichtung (Akku 54) vorgesehen ist, dessen Ritzel (52) mit einer am Gehäuse (47) vorgesehenen Zahnstange (43) in Eingriff steht.

18. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß seitlich am Gehäuse (47) ein Anreißlineal (42) befestigt ist, dessen eine Längs­ kante (Oberkante 55) sich in Höhe der "Null-Linie" (40) befindet.

19. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein optischer (Leuchtdiode 17) und/oder akustischer Signalgeber (Sum­ mer 20) zum Anzeigen des Auftreffens des Zentrums des projizierten Laserstrahls auf die "Null-Linie" (19, 40) vorgesehen ist.

20. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 16 oder 18, da­ durch gekennzeichnet, daß das An­ reißlineal (9, 42) senkrecht zur Anreißkante (Oberkante 21, 55) eine Knicknaht (25, 56) aufweist.

21. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangselemen­ tenträger (27, 46) mit einer nur das Laserlichtspektrum durchlassenden Filterabdeckung (7) versehen ist.

22. Empfangsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Verschiebebereich des Schlittens (4) mit einer staubundurchlässigen, vor­ zugsweise nur das Laserlichtspektrum durchlassenden Ab­ deckung (7) versehen ist.

23. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erreichte Zustand des Auf­ treffens des Zentrums des Laserstrahls auf die "Null- Linie" (19, 40), sog. Einjustierungszustand, eine vor­ bestimmte Zeit lang aufrechterhalten wird und anschlie­ ßend die "Null-Linie" wieder in einen bestimmten Grund­ zustand zurückverfahren wird, von wo aus der Einjustie­ rungsvorgang von neuem beginnt.