DE4421073C1

DE4421073C1 - Laser-Nivellier

Info

Publication number: DE4421073C1
Application number: DE19944421073
Authority: DE
Inventors: Gerhard Predl
Original assignee: Leica AG Switzerland
Current assignee: Leica Geosystems AG
Priority date: 1994-06-16
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 1995-07-27
Anticipated expiration: 2014-06-17

Description

Die Erfindung betrifft ein Laser-Nivellier gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solches Laser-Nivellier ist in der Patentschrift DE-C-41 33 381 beschrieben und ist auch aus dem Prospekt "WILD LNA 10" von 1993 der Firma LEICA bekannt. Der Laser arbeitet mit sichtbarem Licht bei einer Wellenlänge von 650 nm bzw. 635 nm und wird im Dauerstrichbetrieb, das heißt im cw-Modus, betrieben. Die Laserleistung darf bei einem solchen Laser-Nivellier einen gewissen Wert nicht überschreiten, damit bei dessen Einsatz keine Gesundheitsgefährdung auftreten kann. Deshalb ist bei dem Laser-Nivellier "WILD LNA 10" ein Laser der Klasse II vorgesehen, bei dem die Laserausstrahlungsleistung auf 1 mW begrenzt ist. Bei einer solchen Leistung wird die Laserstrahlung für das menschliche Auge als harmlos angesehen. Jedoch beschränkt die geringe Laserleistung die Sichtbarkeit des Laserstrahls bei rotierendem Prisma.

Aus der DE 40 31 043 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der Laserlicht emittiert und nach Reflexion an einem am Ziel aufgestellten Retroreflektor wieder empfangen wird. Mit der empfangenen Intensität des Laserlichts wird die Laserleistung geregelt. Bei veränderten Sichtbedingungen zwischen Laser und Ziel wird somit durch die Intensitätsmessung die Laserleistung nachgeregelt.

In der DE 43 17 106 A1 wird eine Lasereinmessungseinrichtung mit einem Ablenkmotor beschrieben, mit dessen Hilfe ein Laserstrahl um einen bestimmten Ablenkwinkel abgelenkt wird. Der Ablenkmotor ist in seiner Drehrichtung umschaltbar und steuerbar. Ebenso ist die Ablenkgeschwindigkeit steuerbar. Das Bedienpersonal kann eine für die jeweilige Arbeit am besten geeignete Ablenkgeschwindigkeit wählen und einstellen. Durch eine Verringerung der Ablenkgeschwindigkeit wird die Leuchtdichte der durch den Laserstrahl geschaffenen Bezugslinie erhöht. Die Leuchtdichte des Laserstrahls selbst wird nicht erhöht.

Es gibt Nivelliere, die ausschließlich bei sich drehendem Rotationsprisma betreibbar und mit einem Laser ausgerüstet sind, der bei Einhaltung besonderer Sicherheitsvorkehrungen mit einer höheren Leistung als 1 mW betrieben werden darf. Ein solcher Laser wird in die Laserklasse IIIb eingeordnet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Laser-Nivellier der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung derart weiterzubilden, daß sowohl in der Rotationsbetriebsart mit hoher Laserleistung als auch in der Stillstandsbetriebsart gearbeitet werden kann, ohne die Sicherheitsvorschriften zu verletzen.

Diese Aufgabe wird bei einem Laser-Nivellier der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Gattung durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

In vorteilhafter Weise kann in dem erfindungsgemäßen Laser-Nivellier ein leistungsstarker Laser verwendet werden, wobei auch bei Stillstand des Rotationsprismas gearbeitet werden kann, da in dieser Betriebsart durch Abschwächungsmittel verhindert wird, daß die auferlegten Sicherheitsbestimmungen für die Laserabstrahlung der Laserklasse II verletzt werden. Die mittlere Leistung des Meßstrahls kann bei Stillstand des Rotationsprismas so eingestellt werden, daß beispielsweise eine Leistung von 1 mW nicht überschritten wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes umfassen die Abschwächungsmittel eine erste Schaltungsanordnung, durch die für den Laserregler ein Sollwert erzeugbar ist, bei dem die von der Laserlichtquelle abgegebene Leistung in der ersten Betriebsart kleiner als diejenige in der zweiten Betriebsart ist. Die Steuerung der Laserlichtleistung erfolgt hier an dem Laserregler, der in der ersten Betriebsart bei stillstehendem Rotationsprisma den Laser auf eine geringere Ausgangsleistung regelt. Diese Steuerung läßt sich mit einfacheren Mitteln durchführen, als wenn eine direkte Maßnahme an dem Meßstrahl vorgenommen würde, wie, was auch im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein kann, eine periodische oder aperiodische Unterbrechung des aus der Laserlichtquelle austretenden Meßstrahls oder das Einschalten eines Filters.

Die vorgenannte vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung läßt sich besonders günstig gestalten, wenn der Sollwert von einem Impulszug gebildet ist. Durch unterschiedliche Werte der Verhältnisse von Impulsdauer zu Impulspause kann die Laserlichtleistung in der erwünschten Weise herabgesetzt werden, um im zeitlichen Mittel unterhalb des Sicherheitsgrenzwertes zu liegen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die erste Schaltungsanordnung einen mit einem ersten Widerstand in Reihe geschalteten Kondensator auf, der über diesen Widerstand maximal auf eine an diesem anliegende erste Bezugsspannung aufladbar ist und über eine mit dem Verbindungspunkt von erstem Widerstand und Kondensator verbundene, durch Steuerimpulse ansteuerbare Schaltereinrichtung entladbar ist, und daß der jeweilige Mittelwert der Ladespannung des Kondensators die Sollwertgröße für den Laserregler bildet. Diese Weiterbildung zeichnet sich durch eine überaus einfache Konstruktion aus.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch ausgezeichnet, daß mindestens eine weitere Schaltereinrichtung vorgesehen ist, die über einen ersten Widerstand mit dem Verbindungspunkt von dem Widerstand mit dem Kondensator verbunden ist, und daß durch die mindestens eine weitere Schaltereinrichtung der ihr zugeordnete Widerstand mit dem ersten Widerstand in Reihe schaltbar ist, wodurch die maximale Aufladespannung des Kondensators mehrstufig veränderbar ist. Mit dieser Weiterbildung lassen sich verschiedene Werte für die maximale Laserabstrahlungsleistung einstellen, was für die Anpassung an die Umgebungshelligkeit und/oder an Spezifikationen von Laserlichtdetektoren, die nur mit einer bestimmten maximalen Lichtbeaufschlagungsleistung betrieben werden dürfen, zweckmäßig sein kann.

Eine wiederum andere vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß die Abschwächungsmittel eine zweite Schaltungsanordnung umfassen, an deren Ausgangsklemme Spannungsimpulse zur Ansteuerung des Laserreglers erzeugbar sind, bei denen das Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause einstellbar ist und die den Sollwert für den Laserregler bilden, und daß in der ersten Betriebsart das Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause kleiner als das entsprechende Verhältnis in der zweiten Betriebsart ist. Bei dieser Weiterbildung lassen sich durch Wahl des Verhältnisses von Impulsdauer zu Impulspause sowohl in der ersten Betriebsart die erforderliche Sicherheitsbegrenzung der Leistung erreichen, als auch verschiedene Laserabstrahlungsleistungswerte bei sich drehendem Rotationsprisma einstellen. Dadurch ergibt sich wiederum eine Anpassungsmöglichkeit an die Leistungsspezifikationen von Laserdetektoren.

Gemäß einer anderen Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes umfassen die Abschwächungsmittel einen Digital/Analogwandler, dessen Ausgangsklemme für die analoge Ausgangsspannung mit der Sollwertklemme des Laserreglers verbunden ist, wobei die Ausgangsspannung durch eine geeignete Digitalwerteingabe auf einen Wert einstellbar ist, bei dem die Laserabstrahlleistung in der ersten Betriebsart kleiner als diejenige in der zweiten Betriebsart ist. Bevorzugt ist dem Digital/Analogwandler ein Mikroprozessor vorgeschaltet, über den der geeignete Digitalwert in den Digital/Analogwandler eingebbar ist. Es ist günstig, wenn von dem Digital/Analogwandler eine gepulste Ausgangsspannung abgebbar ist.

Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Abschwächungsmittel an dem aus der Laserlichtquelle austretenden Meßstrahl angreifen zu lassen. Die Abschwächungsmittel können mechanische, den Meßstrahl pulsierend unterbrechende Blendenelemente, in dem Meßstrahl angeordnete Filter oder elektrooptische Lichtventile oder lichtabschwächende Einrichtungen sein.

Es wird hervorgehoben, daß erfindungsgemäß auch Einrichtungen vorgesehen sein können, die die Erzeugung eines gefährdenden Laserlichtstrahls verhindern, wenn beispielsweise bei einer Messung mit umlaufendem Rotationsprisma der Drehantrieb ausfällt und ein Laserstrahl mit unzulässig hoher Leistung richtungskonstant abgestrahlt würde.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden an Hand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Laser-Nivelliers in Teilschnittdarstellung, bei dem nach der Erfindung die Lei stung des Meßstrahls in Abhängigkeit von der Drehung des Rotationsprismas steuerbar ist,

Fig. 2 eine erste Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistung des von dem Laser ausgesandten Laserlichtstrahls,

Fig. 3 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Steuerspannung bei der ersten Schaltungsanordnung bei sich drehendem und bei stillstehendem Rotationsprisma,

Fig. 4 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der abgestrahlten Laserleistung bei sich drehendem und bei stillstehendem Rotationsprisma bei der ersten Schaltungsanordnung, wenn diese mit der in Fig. 3 gezeigten Steuerspannung angesteuert wird,

Fig. 5 eine zweite Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistung des von dem Laser ausgesandten Laserlichtstrahls,

Fig. 6 eine dritte Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistung des von dem Laser ausgesandten Laserlichtstrahls, und

Fig. 7 eine vierte Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistung des von dem Laser ausgesandten Laserlichtstrahls.

In den Figuren werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Bauteile verwendet.

Die Fig. 1 zeigt ein Laser-Nivellier mit einer Basis 1 und einem Instrumentenkopf 2. Es ist auf einem Dreifuß 4 zum lotrechten Ausrichten des gesamten Instruments über einem definierten Bodenpunkt montiert. In der Basis des Instruments befindet sich eine kollimierte Laserlichtquelle 5 eines vertikal, also in der Z-Achse verlaufenden Laserstrahls 6.

Dieser Strahl 6 kann von einem motorgetriebenen, um die Z-Achse rotierenden Pentaprisma 7 in einen rotierenden Strahl 8 umgesetzt werden, welcher dadurch eine horizontale Ebene festlegt. Der Motorantrieb 9 für das Pentaprisma 7 ist hier im Instrumentenkopf 2 untergebracht und nicht näher dargestellt. Der Instrumentenkopf 2 ist über ein Scharnier 10 mit der Basis 1 verbunden und kann um 90° verschwenkt werden. In der verschwenkten Stellung befindet sich die Drehachse des Pentaprismas nicht mehr in der Z-Achse, sondern ist gegenüber dieser um 90° gedreht. Diese verschwenkte Stellung ist hier nicht gezeigt. Ferner ist ein hier ebenfalls nicht dargestellter optischer Adapter in der Form eines Tripelprismas vorgesehen, durch das der aus der Basis kommende Laserstrahl bei verschwenktem Instrumentenkopf 2 und stillstehendem Pentaprisma 7 in eine zu der Z-Achse senkrechte Richtung umgelenkt werden kann.

Fig. 2 zeigt einen Laserregler 15 mit je einer Klemme 16 und 17 für einen Istwert bzw. einen Sollwert, sowie einer Ausgangsklemme 18 für eine anzusteuernde Laserlichtquelle, die hier als Laserdiode 19 ausgebildet ist. Ein fester Widerstand Rs und ein einstellbarer Widerstand Rx sind zwischen die Betriebsspannung UB und Masse in Reihe geschaltet. Der Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände ist einerseits mit der Istwertklemme 16 des Laserreglers 15 und andererseits mit der Anode einer Photodiode 20 verbunden, die mit Licht von der Laserdiode 19 beaufschlagt wird.

Ferner ist eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R1 und einem Kondensator C1 zwischen einer Bezugsspannung Uref und Masse vorgesehen, wobei der freie Anschluß des Kondensators auf Massepotential gelegt ist. Der Verbindungspunkt von dem Widerstand R1 und dem Kondensator C1 ist mit der Sollwertklemme 17 des Laserreglers 15 und mit dem Kollektor eines ersten Transistors Q1 verbunden, der ein npn Transistor ist und dessen Emitter an Masse liegt.

Beim Einschalten des Laser-Nivelliers wird, nachdem die halbe Rotationszahl des Rotationsprismas erreicht worden ist, die Laserdiode durch eine nicht gezeigte Einrichtung, eingeschaltet, indem die Basis des Transistors Q1 über einen Widerstand RB auf ein ihn sperrendes Potential gelegt wird. Der Kondensator C1 wird dann entsprechend der Zeitkonstante R1 _* C1 auf die Bezugsspannung Uref aufgeladen, und diese Spannung liegt an der Sollwertklemme 17 des Laserreglers 15 an. Der Laserregler erhöht nun den Strom für die Laserdiode 19, bis der Unterschied aus Usoll und Uist, der sich aus Imonitor _* Rx ergibt, aufgehoben ist.

Für die nachfolgende Erörterung wird angenommen, daß der Laser in der Betriebsart mit umlaufendem Rotationsprisma eine Leistung von 5 mW abgibt.

Wenn das Laser-Nivellier bei stillstehendem Rotationsprisma, eingesetzt werden soll, darf die abgestrahlte Laserleistung aus Sicherheitsgründen 1 mW nicht überschreiten.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung wird diese Anforderung dadurch erfüllt, daß zur Begrenzung der Laserleistung auf den sicherheitsmäßig zulässigen Wert der Transistor Q1 durch einen Impulszug angesteuert wird.

An die Basis des Transistors Q1 wird ein positiver Impulszug mit einer festen Frequenz oberhalb von 50 Hz und mit einem Arbeitsverhältnis, das heißt einem Verhältnis von Impuls zu Pause, von weniger als 50% gelegt. Durch den kurzen positiven Impuls wird der Transisitor Q1 leitend, wodurch die Kapazität C1 schnell entladen wird. Nach Beendigung diese Impulses wird der Transistor Q1 wieder gesperrt, so daß sich die Kapazität C1 über den Widerstand R1 wieder auflädt. Die mittlere Spannung bzw. die Sollspannung Usoll, auf die die Kapazität C1 aufgeladen wird, wird durch die Zeitkonstante R1 _* C1 und die von dem Impulszug abhängige Sperrzeit des Transistors Q1 bestimmt. Je größer die Zeitkonstante R1 _* C1 ist, desto geringer ist die am Kondensator C1 gemessene Spannung Usoll. Somit lassen sich der Mittelwert und der Maximalwert von Usoll so einstellen, daß sie jeweils kleiner als die Bezugsspannung Uref sind.

Bei dem vorstehenden Beispiel ist eine Abschwächung um einen Faktor 5 notwendig. In der Praxis wird man aber aus Sicherheitsgründen eine Abschwächung um einen Faktor von 6 bis 6,5 wählen, um Toleranzen der Bauelemente, insbesondere des Kondensators C1, zu berücksichtigen.

Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der an die Basis des Transistors Q1 angelegten Steuerspannung US bei den beiden Betriebsarten. Bei umlaufendem Rotationsprisma kann der Laser mit einer höheren Leistung betrieben werden. Daher wird die Steuerspannung US an der Basis des Transistors Q1 konstant gehalten, so daß der Transistor Q1 während dieser Betriebsart gesperrt ist. Dies ist der Fall während des Zeitintervalls von t0 bis t1, wenn das Laser-Nivellier mit umlaufendem Rotationsprisma betrieben wird, so daß die Laserleistung bei 5 mW liegen und konstant gehalten werden kann.

Vom Zeitpunkt t1 an wird der Laser bei stillstehendem Rotationsprisma betrieben. Der Transisitor Q1 wird während des Zeitintervalls t1-t2 mit einem positiven Spannungsimpuls an seiner Basis angesteuert, so daß der Kondensator C1 entladen wird. Anschließend lädt sich der Kondensator C1 auf einen Spannungswert auf, der von der Länge des Zeitintervall t2-t3 und der Zeitkonstante R1 _* C1 abhängt. Am Ende dieses Zeitintervalls tritt erneut ein Spannungsimpuls an der Basis des Transistors Q1 auf, der zu einer erneuten Entladung des Kondensators C1 führt.

Das Taktverhältnis der an die Basis des Transistors Q1 gelegten Impulse, wird so festgelegt, daß der Mittelwert der Laserleistung unterhalb des für die Laserklasse II zulässigen Wertes bleibt, wobei aus Sicherheitsgründen eine Sicherheitsmarge vorgesehen werden sollte, wie es oben bereits erwähnt worden ist.

In Fig. 4 ist der zeitliche Verlauf der Laserleistung für den Fall einer Steuerung angegeben, wie sie in der Fig. 3 dargestellt ist. Während der Zeit von t0 bis t1 wird das Laser-Nivellier mit umlaufendem Rotationsprisma betrieben, und die Laserleistung wird konstant bei 5 mW gehalten.

Vom Zeitpunkt t1 an wird der Laser bei stillstehendem Rotationsprisma betrieben. Während des Zeitintervalls t1-t2 wird der Kondensator C1 entladen. Anschließend lädt sich der Kondensator C1 auf einen Spannungswert auf, der von der Länge des Zeitintervall t2-t3 und der Zeitkonstante R1 _* C1 abhängt, so daß auch die Leistung des Lasers entsprechend dem zeitlichen Verlauf der Aufladespannung an dem Kondensator C1 ansteigt. Dabei kann kurzzeitig die Leistung der Laserklasse II von 1 mW überschritten werden. Dies ist ohne weiteren Belang, solange der zeitliche Mittelwert den zulässigen Grenzwert von 1 mW nicht überschreitet.

Am Ende dieses Zeitintervalls tritt zum Zeitpunkt t3 erneut ein Spannungsimpuls an der Basis des Transistors Q1 auf, der diesen sperrt und zu einer erneuten Entladung des Kondensators C1 und damit zu einem Leistungsrückgang des Lasers auf im wesentlichen null führt.

An Hand der Fig. 5 wird eine zweite Ausführungsform einer bei einem Laser- Nivellier nach der Erfindung einsetzbaren Schaltungsanordnung zur Lasersteuerung beschrieben. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von der in Fig. 2 gezeigten dadurch, daß zusätzliche Transistoren Q2, . . . , Qn vom npn Typ vorgesehen sind. Die jeweiligen Kollektoren dieser Transistoren sind über Widerstände R2, . . . Rn mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator C1 und dem Widerstand R1 verbunden. Die Emitter dieser Transistoren liegen auf Masse.

Durch wahlweise Ansteuerung der Transistoren Q2, . . . , Qn, indem an ihre Basen ein positives Potential gelegt wird, können die verschiedenen Widerstände R2, . . . Rn in Reihe mit R1 und parallel zueinander geschaltet werden, wodurch die Sollspannung Usoll unterschiedliche Werte annehmen kann. Dies ermöglicht, die Laserleistung entsprechend zu verändern.

Eine solche Änderung der Laserleistung kann bei der Verwendung von Laserdetektoren zum Erfassen des Meßstrahls des Laser-Nivelliers von Bedeutung sein. Es gibt Laserdetektoren, die nur innerhalb eines vorgegebenen Lichtleistungsbereichs fehlerfrei betrieben werden können, der auf eine Sendelei stung von ungefähr 2 bis 4 mW begrenzt ist. In darüber liegenden Leistungsbereichen besteht die Gefahr von Fehlmessungen. Somit erlaubt die in Fig. 5 gezeigte Schaltungsanordnung eine entsprechende Anpassungs möglichkeit.

Die Schaltungsanordnung der Fig. 5 enthält wie im Fall der Fig. 1 den Transistor Q1, der ebenso über einen Impulszug angesteuert werden kann, damit bei stillstehendem Rotationsprisma die zulässige Laserleistung nicht überschritten wird. Es gelten hier auch die Ausführungen über den zeitlichen Verlauf der Spannung Usoll, wie sie bei der Beschreibung der Fig. 1 vorgenommen worden sind.

Es ist aber auch möglich, statt der Ansteuerung des Transistors Q1 mit einem Impulszug, die Werte der Widerstände R2, . . . , Rn so auszuwählen, daß durch Ansteuerung eines einzigen oder einer Kombination der Transistoren Q2, . . . , Qn die Spannung Usoll auf einen Wert verringert wird, bei dem die Laserleistung bei kontinuierlichem Betrieb auf weniger als 1 mW abgesenkt ist.

Eine dritte Ausführungsform einer bei einem Laser-Nivellier nach der Erfindung einsetzbaren Schaltungsanordnung zur Laseransteuerung wird an Hand der Fig. 6 beschrieben. Diese Schaltungsanordnung unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 durch die Art, wie die Sollspannung für den Laserregler 15 erzeugt wird.

Es ist ein Mikroprozessor 22, beispielsweise vom Typ 83C552 vorgesehen, der an einer Ausgangsklemme 23 ein Pulssignal abgibt, von dem der Sollwert für den Laserregler 15 abgeleitet wird. Das Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause ist proportional zu der Laserlichtleistung. Ein Taktzyklus von 50%, das heißt Impulsdauer und Impulspause sind gleich lang, ergibt die halbe Lichtleistung gegenüber einem ungepulsten Betrieb, bei der der Taktzyklus 100% ist.

Zwischen der Ausgangsklemme 23 des Mikroprozessors 22, an dem Spannungspulse abnehmbar sind, und der Sollwertklemme 17 des Laserreglers 15 sind zwei Widerstände R12 und R22 in Reihe geschaltet. Der Verbindungspunkt der beiden Widerstände ist über ein Spannungsstabilisierungselement IC1 mit Masse verbunden. Zwischen der Sollwertklemme 17 und Masse ist eine Kapazität C11 geschaltet.

Der Widerstand R11 und das Bezugsspannungselement IC1 dienen dazu, die Pulsweite auf eine temperaturstabile, pulsierende Spannung zu begrenzen. Durch den aus R22 und C11 gebildeten Tiefpaß wird die pulsierende Spannung zu einer Gleichspannung Usoll mit geringer Überlagerung einer Wechselspannung geglättet.

Bei dieser Ausgestaltung der Laseransteuerung ist darauf zu achten, daß die Frequenz der Pulsweitenmodulation wesentlich höher als die Frequenz des Tiefpasses ist. Die Wechselspannungsüberlagerung von Usoll soll möglichst gering bleiben.

In der ersten Betriebsart, das heißt bei stillstehendem Rotationsprisma, kann mit dieser Schaltungsanordnung der Laserregler so angesteuert werden, daß konstantes Laserlicht mit geringer, maximal zulässiger Leistung abgestrahlt wird. Eine Möglichkeit besteht darin, daß ein konstantes Pulssignal verwendet wird, bei dem das Verhältnis aus Pulsdauer zu Pulspause so gewählt wird, daß die erwünschte Dauerleistung erhalten wird. Es ist aber auch möglich, statt einer konstanten Pulsfolge, die Pulsfolge zeitlich zu modulieren, indem das Signal aus einer Pulsfolge mit anschließender Pause gebildet wird. Während der Pulsfolge gibt die Pulsdauer des einzelnen Pulses die maximal erreichbare Laserpulsleistung vor, und die Dauer der Pulsfolge und die Länge der Pause zwischen den Pulsfolgen ergibt die Frequenz für die Lasermodulation bei stillstehendem Rotationsprisma.

Diese Schaltungsanordnung ist in der Funktionsweise der in Fig. 4 gezeigten Schaltungsanordnung ähnlich, hat aber den Nachteil einer Restwelligkeit von Usoll. Ein Vorteil dieser Schaltungsanordnung liegt in der konstruktiven Umsetzung dahingehend, daß unabhängig von der Anzahl der möglichen Abstufungen bei der Abschwächung die Schaltungsanordnung und die Anzahl der Leiterbahnen stets die gleiche bleibt, da der Pulsweitenmodulator entweder in einer Gate-Mehrfachanordnung (Gatearray) oder unmittelbar durch Software mit einem Mikroprozessor ausgeführt wird.

Eine vierte Ausführungsform einer bei einem Laser-Nivellier nach der Erfindung einsetzbaren Schaltungsanordnung zur Lasersteuerung wird an Hand der Fig. 7 beschrieben. Diese Schaltungsanordnung weist zur Erzeugung der Sollspannung Usoll für den Laserregler 15 im wesentlichen einen Mikroprozessor 25 und einen Digital/Analogwandler 26 sowie ein Tiefpaßfilter auf, das aus dem Widerstand R22 und dem Kondensator C11 gebildet ist. Dabei ist R22 zwischen die Klemme 27 des Digital/Analogwandlers für die analoge Ausgangsspannung und C11 zwischen die Sollwertklemme 17 des Laserreglers 15 und Masse geschaltet.

Mit dem Digital/Analogumwandler 26 kann eine an seiner Bezugsspannungseingangsklemme 28 anliegende Bezugsgleichspannung linear in die Anzahl von Spannungswerten unterteilt werden, die seiner Anzahl Bit entspricht. Ein Digital/Analogwandler mit beispielsweise 8 Bit ermöglicht 2⁸ = 256 Spannungswerte, die zwischen 0 Volt und dem Wert der Bezugsspannung linear verteilt sind.

Durch Eingabe in den Mikroprozessor 25 kann der digitale Wert für den Digital/Analogwandler 26 bestimmt und an diesen ausgegeben werden, der die erwünschte Sollspannung Usoll für den Laserregler 15 erzeugt.

Vorteilhafterweise ergibt sich bei dieser Schaltungsanordnung keine Restwelligkeit der Sollspannung Usoll. Die Kombination aus Widerstand R22 und Kondensator C11 dient zum definierten Einschaltverhalten, damit nämlich ein langsamer Start im Bereich von einigen Millisekunden erreicht wird.

Durch entsprechende Wahl der Sollspannung mittels des Mikroprozessors 25 kann die Laserstrahlungsleistung bei den verschiedenen Drehgeschwindigkeiten des Rotationsprismas individuell an die Helligkeit des Umfeldes oder an die Betriebsbedingungen eines Laserdetektors angepaßt werden.

Beim Betrieb des Laser-Nivelliers mit stillstehendem Rotationsprisma wird die Laserstrahlungsleistung abgeschwächt und mit einer Frequenz von einigen Hertz moduliert. Es wird darauf hingewiesen, daß hier die maximale Laserabstrahlungsleistung bei Modulation nicht durch die Zeitkonstante R22_*C11 bestimmt wird, sondern unmittelbar durch die Ausgangsspannung am Digital/Analogwandler. Auch hier wird die Einstellung so vorgenommen, daß der zeitliche Mittelwert über die gepulste Laserstrahlungsleistung den zulässigen Grenzwert nicht überschreitet.

Claims

1. Laser-Nivellier mit einem Gehäuse, in dem ein Laserregler, eine Laserlichtquelle und ein durch eine Antriebseinrichtung drehantreibbares Rotationsprisma angeordnet sind, durch das der in dieses eintretende Laserlichtstrahl zum Erzeugen eines Meßstrahls umlenkbar ist, wobei sich in einer ersten Betriebsstellung das Rotationsprisma zum Anvisieren eines Punktes mit dem Meßstrahl in einer Stillstandsstellung befindet und das Rotationsprisma in einer zweiten Betriebsart zum Erzeugen einer Linie drehantreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Abschwächungsmittel (Q1; 22; 25; 26) vorgesehen sind, durch die die Leistung des Meßstrahls in Abhängigkeit von der Drehzahl des Rotationsprismas (7) einstellbar ist.

2. Laser-Nivellier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächungsmittel eine erste Schaltungsanordnung (R1, C1, Q1) umfassen, durch die für den Laserregler (15) ein Sollwert erzeugbar ist, bei dem die von der Laserlichtquelle (19) abgegebene Leistung in der ersten Betriebsart kleiner als diejenige in der zweiten Betriebsart ist.

3. Laser-Nivellier nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert von einem Impulszug gebildet ist.

4. Laser-Nivellier nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltungsanordnung einen mit einem ersten Widerstand (R1) in Reihe geschalteten Kondensator (C1) aufweist, der über diesen Widerstand (R1) maximal auf die an diesem anliegende erste Bezugsspannung aufladbar ist und über eine mit dem Verbindungspunkt von erstem Widerstand (R1) und Kondensator (C1) verbundene, durch Steuerimpulse ansteuerbare Schaltereinrichtung (Q1) entladbar ist, und daß der jeweilige Mittelwert der Ladespannung des Kondensators (C1) die Sollwertgröße für den Laserregler (15) bildet.

5. Laser-Nivellier nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere Schaltereinrichtung (Q2; . . . Qn) vorgesehen ist, die über einen Widerstand (R2; . . . Rn) mit dem Verbindungspunkt von dem ersten Widerstand (R1) mit dem Kondensator (C1) verbunden ist, und daß durch die mindestens eine weitere Schaltereinrichtung (Q2; . . . Qn) der ihr zugeordnete Widerstand (R2; . . . Rn) mit dem ersten Widerstand (R1) in Reihe schaltbar ist, wodurch die maximale Aufladespannung des Kondensators (C1) mehrstufig veränderbar ist.

6. Laser-Nivellier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächungsmittel eine zweite Schaltungsanordnung (22) umfassen, an deren Ausgangsklemme (23) Spannungsimpulse zur Ansteuerung des Laserreglers (15) erzeugbar sind, bei denen das Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause einstellbar ist und die den Sollwert für den Laserregler (15) bilden, und daß in der ersten Betriebsart das Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause kleiner als das entsprechende Verhältnis in der zweiten Betriebsart ist.

7. Laser-Nivellier nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Schaltungsanordnung eine Stabilisierungsschaltung nachgeschaltet ist, die gebildet ist von zwei in Reihe geschalteten Widerständen (R12, R22), von denen der eine mit seinem freien Anschluß mit der Ausgangsklemme (23) der zweiten Schaltungsanordnung (22) und der andere mit seinem freien Anschluß mit der Sollwertklemme (17) des Laserreglers (15) verbunden ist, von einem Spannungsstabilisierungselement (IC1), das den Verbindungspunkt der beiden Widerstände (R12, R22) mit Massepotential verbindet, und von einem Kondensator (C1), der die Sollwertklemme (17) des Laserreglers (15) mit Massepotential verbindet.

8. Laser-Nivellier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächungsmittel einen Digital/Analogwandler (26) umfassen, dessen Ausgangsklemme (27) für die analoge Ausgangsspannung mit der Sollwertklemme (17) des Laserreglers (15) verbunden ist, wobei die Ausgangsspannung durch eine geeignete Digitalwerteingabe auf einen Wert einstellbar ist, bei dem die Laserabstrahlleistung in der ersten Betriebsart kleiner als diejenige in der zweiten Betriebsart ist.

9. Laser-Nivellier nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Digital/Analogwandler (27) ein Mikroprozessor (25) vorgeschaltet ist, über den der geeignete Digitalwert in den Digital/Analogwandler (27) eingebbar ist.

10. Laser-Nivellier nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsklemme (27) des Digital/Analogwandlers (27) über einen Widerstand (R22) mit der Sollwertklemme (17) des Laserreglers (15) und diese über einen Kondensator (C11) mit Masse verbunden ist.

11. Laser-Nivellier nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Digital/Analogwandler (26) eine gepulste Ausgangsspannung abgebbar ist.