DE69818199T2 - System und Methode zur Erzeugung paralleler Strahlen und Ebenen - Google Patents

System und Methode zur Erzeugung paralleler Strahlen und Ebenen Download PDF

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002Active optical surveying means
    • G01C15/004Reference lines, planes or sectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical means
    • G01B11/26Measuring arrangements characterised by the use of optical means for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/27Measuring arrangements characterised by the use of optical means for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf ein System und Verfahren für ein Errichten bzw. Aufbauen einer Mehrzahl von parallelen, durch einen Laser erzeugten Strahlen und durch einen Laser erzeugten Ebenen, welche senkrecht zu zumindest einer errichteten Referenzebene bzw. Bezugsebene sind.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik.
  • Flugzeughersteller beziehen sich auf drei prinzipielle Koordinatenebenen, um ein Flugzeug zu entwerfen und zusammenzubauen. Diese Koordinatenebenen sind eine Wasserlinienebene, welche im wesentlichen parallel zum Boden und den Flügeln des Flugzeugs ist, eine Seitenriß- bzw. Schnittebene, welche mit der Längsachse des Flugzeugrumpfes zusammenfällt und senkrecht zur Wasserlinienebene ist, und eine Stationsebene, welche senkrecht zu den zwei oben genannten Ebenen ist. Alle Dimensionen bzw. Abmessungen zum Anordnen von Teilen innerhalb oder außerhalb des Flugzeuges werden von diesen drei Ebenen gemessen. Stationsebene 0 ist die Nase des Flugzeuges. Wasserlinien- und Schnittebenendimensionen werden links oder rechts der Hauptschnittebene des Flugzeugs bzw. über oder unter der Bezugswasserlinienebene des Flugzeugs gemessen.
  • Viele Instrumente, die zum Stand der Technik gehören, wurden verwendet, um Referenz- bzw. Bezugslinien auf den drei prinzipiellen Flugzeugebenen bei bekannten Versetzungen bzw. Abweichungen zwecks Einstellen von Details bereitzu stellen. Details, wie z. B. Sitzschienen bzw. Sitzführungen, Verladekastenaufhänger bzw. Verstauungsbehälteraufhänger, Türpositionen, etc., haben Positionen bzw. Stellen spezifiziert, die durch die drei prinzipiellen Ebenen definiert sind. Mehrere Instrumententypen zum Auffinden bzw. Anordnen der Position von solchen Details bezüglich der drei Ebenen gehören zum Stand der Technik, eingeschlossen bzw. beinhaltend ein optisches Teleskop bzw. ein optisches Fernglas, Theodoliten, ein Autokollimator, Einzelebenenlaserabtaster bzw. -scanner, welche ein Lasergerät zum Abtasten verwenden, um eine flache Ebene zu erzeugen. Verschiedene manuelle und automatische Methoden bzw. Verfahren zum Einbringen bzw. Kompensieren der einzelnen, flachen Ebene in Referenz- bzw. Bezugsziele innerhalb oder außerhalb des Flugzeugrahmens werden im Stand der Technik eingeschlossen. In einigen Ausführungsformen des Standes der Technik wird die Laserebene horizontal als eine Wasserlinienebene verwendet und ein anderes Laserinstrument wird um 90° gedreht, um eine vertikale Schnittebene oder Stationsebene zu erzeugen bzw. zu erschaffen. Diese Ausführungen verwenden jedoch zwei komplett verschiedene Laserebenengeneratoren, wobei jede Ebene drei Bezugsziele erforderlich macht, um ein Einbringen der Laserebene auf das Flugzeugkoordinatenebenensystem zu erlauben. Außerdem müssen beide Laserebenengeneratoren bzw. -erzeugungseinrichtungen in das Flugzeugkoordinatenebenensystem für jede Position entlang des Flugzeugrumpfes eingebracht werden. Eine beträchtliche Zeitspanne ist erforderlich, um die Ziele für den Generator der vertikalen Laserebene anzuordnen und um die vertikale Abtastebene richtig mit den Zielen an jeder gewünschten Position bzw. Stelle zusätzlich zu einem Ausrichten des Generators der horizontalen Ebene mit den horizontalen Zielen auszurichten. Folglich besteht ein Bedarf, eine Mehrzahl von vertikalen Ebenen senkrecht zu einer horizontalen Referenz bzw. Bezugsebene einfach und schnell aufzubauen.
  • Der Rechtsnachfolger vorliegenden Erfindung ist auch der Eigentümer von US-Patent Nr. 5.307.368, welche sich auf eine Vorrichtung richtet, die drei zueinander senkrechte Laserstrahlen erzeugen kann. Zusätzlich inkludiert bzw. beinhaltet die Vorrichtung so viele wie drei rotierende Strahlablenker, welche jeweils mit den drei gegenseitig bzw. zueinander senkrechten Laserstrahlen ausgerichtet werden. Jeder Strahlablenker, der in US-Patent Nr. 5.307.368 geoffenbart ist, ist operativ bzw. arbeitet, um den eingehenden bzw. einlangenden Laserstrahl präzise um 90° abzulenken. Folglich wird eine Rotation irgendeinem derartigen Strahlablenker um eine Achse, die mit dem eingehenden Laserstrahl zusammenfällt, bewirken, daß der abgelenkte Laserstrahl eine flache, optische Ebene senkrecht zum eingehenden Laserstrahl überstreicht. Folglich wird eine Verwendung von drei derartigen rotierenden Strahlablenkern die Vorrichtung befähigen, drei gegenseitig senkrechte Ebenen zu überstreichen.
  • Bei einer Herstellung gibt es mehrere Applikationen bzw. Anwendungen, wo die Parallelität von einigen Referenzlinien bzw. Bezugslinien, Bohrungen, Rotationsachsen, etc. gemessen werden muß. Zum Beispiel ist die Parallelität von zentralen Bohrungen von Ritzeln bzw. Zahnrädern in einem großen Getriebegehäuse entscheidend für eine optimale Leistung und Langlebigkeit.
  • EP-A-0 518 572 offenbart ein Laserausrichtgerät zur Verwendung beim Positionieren von Werkstücken relativ zueinander und ersten sowie zweiten, voneinander beabstandeten, im we sentlichen parallelen Referenz- bzw. Bezugsebenen. Das Laserausrichtgerät umfaßt einen ersten Projektor zum Bereitstellen von ersten und zweiten Referenz- bzw. Bezugslichtstrahlen, welche im wesentlichen orthogonal zueinander sind, und einen zweiten Projektor, welcher dritte und vierte Referenzlichtstrahlen bereitstellt, welche im wesentlichen orthogonal zueinander sind.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System und Verfahren zur gleichzeitigen oder sequentiellen Erzeugung einer Mehrzahl von parallelen Laserstrahlen senkrecht zu einer einzelnen Referenzebene bereitzustellen, welches das parallele Ausrichten von Bezugs- bzw. Referenzlinien, Bohrungen und Rotationsachsen ermöglicht.
  • Es ist ebenso ein Ziel der gegenständlichen Erfindung, ein System und Verfahren zur Erzeugung einer Referenzebene bereitzustellen, von der eine Mehrzahl von senkrechten Laserabtastebenen einfach gleichzeitig oder sequentiell erzeugt werden kann.
  • Ein weiteres Ziel der gegenständlichen Erfindung ist, ein System und Verfahren zur Erzeugung zweier gegenseitig senkrechter Referenzebenen bereitzustellen, mit der Fähigkeit, eine Mehrzahl von Laserabtastebenen einfach gleichzeitig oder sequentiell zu erzeugen, welche gegenseitig senkrecht zu den zwei Referenzebenen sind.
  • Es ist noch ein anderes Ziel der gegenständlichen Erfindung, ein System und Verfahren zur Erzeugung einer Referenzebene und einer Mehrzahl von senkrechten Laserstrahlen oder Laserabtastebenen relativ zur Referenzebene bereitzustellen, wobei Koordinatenmeßgeräte bereitgestellt werden, um die horizontale und vertikale Positionierung der erzeugten Laserstrahlen und Ebenen innerhalb der Referenzebene zu bestimmen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die oben erwähnten Ziele werden durch ein System, welches die Merkmale aufweist, welche in Anspruch 1 offenbart sind, und ein Verfahren erreicht, welches die Merkmale aufweist, die in Anspruch 6 offenbart sind, beinhaltend mindestens eine eine Laserabtastebene erzeugende Vorrichtung, die zum Erzeugen einer Referenzebene und mindestens eines Strahls oder einer Laserebene senkrecht zur Referenzebene fähig ist, wobei die Laserebenen-Erzeugungsvorrichtung in drei fixierte, fotosensitive bzw. fotoempfindliche Ziele eingebracht ist, welche die Referenzebene bzw. Bezugsebene definieren.
  • Entsprechend zu der Erfindung wird ein Lasersystem, zur Erzeugung einer Mehrzahl von parallelen Laserabtastebenen und/oder Laserstrahlen senkrecht zu einer Referenzebene bereitgestellt, wobei das System umfaßt:
    wenigstens drei Referenz- bzw. Bezugsziele zum Definieren der Bezugsebene, wobei die Ziele einstellbar sind und Festlegungsmittel zum starren Festlegen der Ziele an Orten koplanar mit der Bezugsebene aufweisen; und
    wenigstens einen Lasergenerator zur Erzeugung einer ersten Laserabtastebene und einer zweiten Laserabtastebene und/oder eines Laserstrahls senkrecht zu der ersten Laserabtastebene, wobei die erste Laserabtastebene auf die Bezugsziele derart eingestellt ist, daß die erste Laserabtastebene koplanar mit der Bezugsebene ist, worin der wenigstens eine Lasergenerator fähig ist zu einer Bewegung zu einer Mehrzahl von Orten innerhalb der Bezugsebene und zur Erzeugung einer ersten Laserabtastebene koplanar zu der Bezugsebene und einer senkrechten, zweiten Laserabtastebene und/oder eines Laserstrahls von jedem der Orte, wobei die zweiten, ausgebildeten Laserabtastebenen und/oder Laserstrahlen parallel ausgebildet sind,
    wobei das System weiters wenigstens zwei zusätzliche Ziele umfaßt, die angeordnet sind, um koplanar mit einer zweiten Bezugsebene senkrecht zu der ersten Bezugsebene zu sein, und worin der Lasergenerator geeignet ist, eine zweite Laserabtastebene auszubilden, die auf die zusätzlichen Ziele derart eingestellt ist, daß die zweite Laserabtastebene koplanar mit der zweiten Bezugsebene ist.
  • Entsprechend zu der Erfindung wird weiters ein Verfahren zur Erzeugung einer Mehrzahl von parallelen Laserabtastebenen und/oder Laserstrahlen bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
    Bereitstellen von wenigstens einem Lasergenerator, der fähig ist, eine erste Laserabtastebene, eine zweite Laserabtastebene und wenigstens eine dritte Laserabtastebene und/oder einen Laserstrahl auszubilden, wobei die erste Laserabtastebene, die zweite Laserabtastebene und die wenigstens eine dritte Laserabtastebene und/oder der Laserstrahl so ausgebildet sind, daß sie zueinander senkrecht sind;
    Ausbilden der ersten Laserabtastebene;
    Ausrichten von drei ersten Zielen koplanar mit der ersten Laserabtastebene, welche eine erste Bezugsebene definieren;
    Festlegen der drei ersten Ziele;
    Ausbilden der zweiten Laserabtastebene;
    Ausrichten von zwei zweiten Zielen koplanar mit der zweiten Abtastebene und mit einem der ersten Ziele, um eine zweite Bezugsebene senkrecht auf die erste Bezugsebene zu definieren;
    Festlegen der zweiten Ziele;
    Ausbilden von wenigstens einer Abtastebene und/oder eines Laserstrahls von einer ersten Position wechselseitig senkrecht zu der ersten Bezugsebene und zu der zweiten Bezugsebene;
    Bewegen des wenigstens einen Lasergenerators zu einer zweiten Position innerhalb der ersten Bezugsebene und der zweiten Bezugsebene;
    Einstellen des Lasergenerators auf die drei ersten Ziele und die zwei zweiten Ziele derart, daß die erste Laserabtastebene koplanar mit der ersten Bezugsebene ist und die zweite Laserabtastebene koplanar mit der zweiten Bezugsebene ist; und
    Ausbilden von wenigstens einer dritten Laserabtastebene und/oder eines Laserstrahls, die wechselseitig senkrecht auf die erste Bezugsebene und die zweite Bezugsebene sind, wobei die ausgebildeten dritten Laserabtastebenen und/oder Laserstrahlen, die von diesen Positionen generiert bzw. erzeugt werden, parallel sind.
  • In einer Ausführung der gegenständlichen Erfindung beinhaltet das System einen Laserausrichtapparat, welcher zur Erzeugung einer Mehrzahl von zueinander senkrechten Laserabtastebenen fähig ist, wie derjenige, der in US-Patent Nr. 5.307.368 geoffenbart wird, welches dem Erfinder hierin erteilt wurde. Die gegenständliche Erfindung nützt einen Laserausrichtapparat, welcher mindestens zwei zueinander senkrechte Laserabtastebenen erzeugt, wie es im US-Patent Nr. 5.307.368 geoffenbart ist. Die Offenbarung von US-Patent Nr. 5.307.368 ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen und offenbart einen Laserausrichtapparat, welcher zur Er zeugung einer Mehrzahl von zueinander senkrechten Laserabtastebenen und Laserstrahlen fähig ist. Mit einem solchen Gerät ist nur ein Lasererzeugungsinstrument erforderlich, um ein fest gesteuertes Ausrichtsystem zu erzielen. Die Orthogonalität bzw. Rechtwinkeligkeit der Laserabtastebenen ist durch die Konstruktion des Lasererzeugungsinstruments aufrecht erhalten, und es ist nicht kritisch davon abhängig, daß die Referenzpunkte im Flugzeug korrekt angeordnet sind. Unter Verwendung von Referenzzielen zur Wiederherstellung einer Parallelität und Übereinstimmung der Laserabtastebenen von einer Position zu einer anderen kann der Laser zu verschiedenen Standorten im Flugzeug bewegt werden. Zum Beispiel kann, wenn drei Wasserlinienziele zum Referenzieren einer Ebene verwendet werden und zwei Schnittebenenziele für ein Einstellen des Azimut des Instruments verwendet werden, welche in Ausrichtung mit einem der Wasserlinienziele sind, dann kann das Instrument irgendwohin von der Vorderseite des Flugzeuges zur Rückseite des Flugzeuges bewegt werden und in dem gleichen Satz von fünf Referenzzielen wieder hergestellt oder eingebracht werden. Tatsächlich kann das Laserinstrument selbst bewegt werden, um die vorderen und hinteren Stationsebenenpositionen in dem Flugzeug zu variieren. Nach einem Einbringen in die gleichen Referenzziele werden die neuen Referenzebenen exakt parallel mit ihrem Standort in der vorhergehenden Position sein.
  • In der zweiten Ausführung umfaßt die gegenständliche Erfindung die Lasererzeugungsvorrichtung, welche in US-Patent Nr. 5.307.368 geoffenbart wird, welche konfiguriert bzw. zusammengestellt ist, um eine Laserebene und einen geraden, durchgehenden Laserstrahl von einer Seite davon zu erzeugen. Wie in US-Patent Nr. 5.307.368 offenbart ist, wird ein Penta-Prisma bzw. fünfeckiges Prisma bereitgestellt, welches zwei Positionen relativ zum erzeugten Laserstrahl aufweist. In einer Position trifft das Penta-Prisma mit den erzeugten Laserstrahl zusammen und rotiert, um eine Abtastebene senkrecht zum erzeugten Strahl zu erschaffen. In einer zweiten Position ist das Penta-Prisma nicht mit dem erzeugten Laserstrahl übereinstimmend, wodurch es einem Strahl erlaubt wird, von der Vorrichtung emittiert bzw. ausgesandt zu werden. In dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Abtastebene, welche durch die einen Laser erzeugende Vorrichtung erzeugt wird, in drei fixierte Referenzziele eingebracht, um eine Referenzebene zu definieren. Danach kann ein Laserstrahl erzeugt werden, um eine Referenzachse senkrecht zur Referenzebene anzuordnen. Die Lasererzeugungsvorrichtung bzw. einen Laser erzeugende Vorrichtung kann innerhalb der Referenzebene durch einfaches Einbringen der Vorrichtung in die drei fixierten Ziele von irgendeinen Punkt innerhalb der Referenzebene bewegt werden. Mit der definierten Referenzebene kann ein Laserstrahl senkrecht zu irgendeiner Lage auf der Referenzebene erzeugt werden. Eine Parallelität wird signifikant zwischen der Mehrzahl der erzeugten, geraden, durchgehenden Laserstrahlen erreicht. Alternativ kann mehr als eine Lasererzeugungsvorrichtung verwendet werden, welche in die drei gleichen, fixierten Referenzziele eingebracht ist, wodurch die gleichzeitige Erzeugung von einer Mehrzahl von parallelen, geraden, durchgehenden Laserstrahlen erlaubt wird.
  • Eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung setzt die gleiche konzeptionelle Abstützung der zweiten Ausführung ein, aber beruht auf einer anderen strukturellen Vorrichtung, um zu funktionieren. In dieser Ausführung wird eine Lasererzeugungsvorrichtung eingesetzt, welche strukturell ähnlich zu der Lasererzeugungsvorrichtung ist, welche in US-Patent Nr. 5.307.368 offenbart ist. Jedoch inkludiert der Aufbau der Lasererzeugungsvorrichtung der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung ein rotierendes Strahlspaltungs-Penta-Prisma. Mit einer solchen Anordnung ist die Lasererzeugungsvorrichtung fähig, eine Abtastebene und einen Laserstrahl gleichzeitig zu erzeugen.
  • Zusätzlich kann ein Gerät, wie z. B. ein Interferometer oder ein Laserverfolgungsgerät, verwendet werden, um die Position der Lasererzeugungsvorrichtung relativ zur Referenzebene zu messen. Ein Gerät bzw. eine Vorrichtung kann zum Messen der Position der Lasererzeugungsvorrichtung links und rechts verwendet werden und ein zweites Gerät kann zum Messen seiner Position oben und unten verwendet werden. Mit einer Positionsmeßfähigkeit wird nicht nur eine Parallelität zwischen einer Mehrzahl von erzeugten Abtastebenen und Strahlen erzielt, sondern es wird auch die Position der generierten Strahlen und Ebenen bekannt. Diese Kombination stellt eine spezielle Form einer Koordinatenmeßmaschine zur Verfügung, welche eine Serie von parallelen Strahlen und Abtastebenen produzieren kann, deren dimensionale Trennung bekannt sein würde. Die Verwendung von Laserfolgegeräten ermöglicht die Verwendung von Polarkoordinaten, um Objekte positiv zu orten. Im besonderen ermöglichen Polarkoordinaten, eine Position bzw. Stelle durch Messen von Winkeln und einer Distanz von bekannten Referenz- bzw. Bezugspunkten festzulegen bzw. zu bestimmen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Schema der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Schema des Lasergenerators, welcher in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • 3 ist ein Schema von einer Konfiguration der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist ein Schema einer zweiten Konfiguration der zweiten Ausführung von der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Positionsmeßgerätes, welches mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten Positionsmeßgeräts.
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht der Laservorrichtung, welche für ein Erzeugen einer Referenzebene und Abtastebenen senkrecht zu der Referenzebene und in bekannten Abständen voneinander konfiguriert ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die erste Ausführung der vorliegenden Erfindung ist allgemein in 1 gezeigt. Ein System 10 ist für ein Erzeugen einer Mehrzahl von parallelen Laserabtastebenen senkrecht zu einer Bezugs- bzw. Referenzebene 12 bereitgestellt. Die Referenzebene 12 ist durch mindestens drei erste fotoelektrische Ziele 14 definiert. Die ersten Ziele 14 werden mit Halterungen, welche den Zielen 14 erlauben, derart justiert bzw. eingestellt zu werden, daß die ersten Ziele 14 koplanar ausgerichtet werden können, und Sicherungsmechanismen versehen, um die Ziele 14 in den gewünschten, koplanaren Positionen fest zu sichern. Die ersten Ziele 14 können durch Verwendung eines Lasergenerators ausgerichtet werden, wie weiter unten beschrieben wird, oder bei vorbestimmten, koplanaren Positionen bzw. Stellen gesichert werden.
  • Das System 10 umfaßt einen Lasergenerator 16, wie er beispielsweise in US-Patent Nr. 5.307.368 offenbart ist. Mit Bezug auf 2 wird ein Laser 18 gezeigt, welcher in dem Lasergenerator 16 untergebracht ist. Der Lasergenerator 16 kann bis zu drei Laser 18 inkludieren bzw. beinhalten, wobei alle im wesentlichen identische Konstruktionen ausweisen und ausgebildet sind, daß sie drei im wesentlichen senkrechte Strahlen erzeugen. Der Laser 18 inkludiert eine einen Laser aussendende Diode bzw. Laseremittierungsdiode 20, welche so ausgebildet ist, daß ein Laserstrahl B1 durch eine schräg stehende bzw. geneigte Platte 22 erzeugt wird, welche in den Lasergenerator 16 montiert ist, um eine Einstellung der Steigung und des Gierens bzw. der Längsneigung und des Steigungswinkels des Strahles B1 relativ zum Lasergenerator 16 zu erlauben. Der Laserstrahl B1 ist in eine Scanner- bzw. Abtastvorrichtung 24 gerichtet, welche drehbar zum Lasergenerator 16 montiert ist, welche ein Penta-Prisma 26 beinhaltet. Das Penta-Prisma 26 ist so ausgebildet, daß der Laserstrahl B1 in einer Richtung umgelenkt wird, welche im wesentlichen senkrecht zu der Richtung eines Eintritts des Laserstrahls B1 in das Penta-Prisma 26 ist. Der Scanner 24 ist ausgebildet, um rotierbar angetrieben zu werden, so daß der austretende Laserstrahl B1 um 360° um die Rotationsachse des Scanners 24 verschwenkt wird, wodurch eine Laserabtastebene erzeugt wird. Der Scanner 24 ist schwenkbar bzw. gelenkig an dem Lasergenerator 16 angebracht, um eine Wiederpositionierung des Scanners 24 in eine Position zu ermöglichen, welche dem Laserstrahl B1 erlaubt, sich von dem Lasergenerator 16 linear ohne die 90° Reflexion fortzusetzen, welche durch das Penta-Prisma 26 verursacht wird.
  • In einer Konfiguration der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie in 3 gezeigt wird, erzeugt der Lasergenerator 16 zwei senkrechte Laserabtastebenen. Eine der Laserabtastebenen wird ausgewählt, um die Referenzebene 12 bzw. Bezugsebene 12 zu definieren. Die Laserabtastebene wird erzeugt und die ersten Ziele 14 werden eingebracht und fest gesichert, um die Referenzebene 12 koplanar mit der erzeugten Abtastebene zu definieren. Wenn der Lasergenerator 16 und die ersten Ziele 14 ordnungsgemäß in koplanarer Ausrichtung positioniert sind, kann der Lasergenerator bedient bzw. betätigt werden, um eine zweite Laserabtastebene senkrecht zu der Referenzebene bzw. Bezugsebene zu erzeugen, welche durch die ersten Ziele 14 errichtet bzw. aufgebaut wurde. Der Lasergenerator 16 kann innerhalb der Referenzebene 12 durch Einbringen oder Einstellen des Lasergenerators zu den vorhergehend positionierten ersten Zielen 14 bewegt und rückpositioniert werden. Das erlaubt dem Lasergenerator 16, eine neue Laserabtastebene senkrecht zu der Referenzebene 12 von dem neuen Standort des Lasergenerators 16 innerhalb der Referenzebene 12 zu erzeugen. Der Lasergenerator 16 kann mehrmals in dieser Weise bewegt werden, daß eine Mehrzahl von Laserabtastebenen senkrecht zu der vorher errichteten bzw. aufgebauten Referenzebene errichtet wird, welche durch die ersten Ziele 14 definiert ist. Alle nachfolgend generierten Laserabtastebenen, welche senkrecht zur Referenzebene 12 entlang einer einzelnen Koordinatenachse sind, müssen notwendigerweise parallel sein.
  • In einer abgewandelten Konfiguration kann der Lasergenerator 16 so konfiguriert sein, daß drei zueinander senkrechte Laserabtastebenen erzeugt werden, welche jeweils eine separate Koordinatenachse definieren. Obwohl der Lasergenerator 16 die Laserabtastebenen generiert, daß sie zueinander senkrecht stehen, werden zwei zusätzliche zweite Ziele 28 bereitgestellt, um eine zweite Referenzebene 30 zu definieren, wie dies in 1 gezeigt wird. Mit zwei definierten Referenzebenen kann ein Bediener des Systems 10 sicher einen Standort im Raum relativ zu zwei Koordinatenachsen definieren, wie sie durch die erste und zweite Referenzebene 12, 30 definiert sind. Der Lasergenerator 16 kann an jedem Punkt entlang der Schnittlinie der ersten und zweiten Referenzebene 12, 30 eingebracht werden, um eine dritte Laserabtastebene zu erzeugen, welche wechselweise senkrecht zur ersten und zweiten Referenzebene 12, 30 ist, so daß alle erzeugten dritten Laserabtastebenen notwendigerweise parallel sein werden.
  • In einer zweiten Ausführung kann das System 10 einen Lasergenerator 16 einsetzen, welcher konfiguriert ist, um eine Laserabtastebene und einen senkrechten Laserstrahl von einer einzelnen Seite bzw. Fläche zu erzeugen, indem die Vorrichtung, welche in 2 gezeigt ist, verwendet wird. Wie in 3 gezeigt wird, umfaßt die zweite Ausführung des Systems 10 auch drei erste Ziele 14, welche die Referenzebene 12 bzw. Bezugsebene 12 definieren. Mit den ersten Zielen 14, welche die Referenzebene 12 definieren, kann der Lasergenerator 16 in die ersten drei Ziele 14 von jeder Position innerhalb der Referenzebene 12 eingebracht werden. Bezugnehmend auf 3 kann der Lasergenerator 16 bei Position A angeordnet werden und in die Referenzziele 14 eingebracht werden und nachfolgend bei Position B angeordnet werden und dann ebenso in das Referenzziel 14 bzw. Bezugsziel 14 eingebracht werden. Laserstrahlen, welche bei Position A und B durch den Lasergenerator 16 erzeugt werden, sind senkrecht zur Referenzebene 12 und notwendigerweise parallel.
  • Wie in 4 gezeigt wird, kann eine Mehrzahl von Lasergeneratoren 16A und 16B alternativ zum gleichzeitigen Erzeugen von parallelen Strahlen verwendet werden. Zum Beispiel kann, wie in 4 gezeigt, ein zweiter Lasergenerator 16B bereitgestellt werden, welcher in die Referenzziele 14 gemeinsam mit dem Lasergenerator 16A eingebracht wird. Folglich tasten die Lasergeneratoren 16A und 16B Ebenen ab, welche koplanar sind, und Laserstrahlen, welche durch den jeweiligen Lasergenerator 16A und 16B erzeugt werden, sind senkrecht zur Referenzebene 12 und parallel zueinander.
  • In der zweiten Ausführung der Erfindung wird der Laserstrahl getrennt von der Laserabtastebene durch den Laser 18 des Lasergenerators 16 erzeugt. Das Penta-Prisma, welches mit dem Lasergenerator 16 versehen ist, muß selektiv angeordnet werden, um einen gewünschten Laserstrahl oder eine Abtastebene zu erzeugen, wie oben beschrieben wurde. In der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Lasergenerator 16 modifiziert, um ein rotierendes, einen Strahl aufteilendes Penta-Prisma zu beinhalten. Bezugnehmend auf 2 würde mit einem einen Strahl aufteilenden, rotierenden Penta-Prisma der Laserstrahl B1 gleichzeitig aus dem Scanner 24 in zwei Richtungen austreten, wobei eine Richtung kollinear mit dem Laserstrahl B1 ist, welcher in das Penta-Prisma eintritt, und die zweite Richtung senkrecht darauf steht.
  • Zusätzlich können, wie in 5 und 6 gezeigt wird, ein Interferometer mit verschiebbarer Skala bzw. ein Schiebeskala-Interferometer 32, ein Laserverfolgungsgerät oder ein anderer laserbetriebener oder elektronisch betriebener Distanz/Verschiebungsanzeiger in Kombination mit jeder der Ausführungen der Erfindung verwendet werden, um die Position des Lasergenerators 16 relativ zur Referenzebene 12, 30 zu messen. Bezugnehmend auf 5 wird der Laserstrahl entlang der X-Achse mit einer Referenzebene 12 erzeugt, welche mit der Y- und Z-Achse ausgerichtet ist. Das SchiebeskaLuftauslaß-Interferometer 32 kann die Y- und Z-Position des Strahls relativ zur Referenzebene 12 messen. Wie in 6 gezeigt, wird ein Paar von Lasergeneratoren 16A und 16B gleichzeitig auf einer Positionsmeßvorrichtung 34 verwendet, um die relativen Abstände zwischen zwei gleichzeitig generierten Laserstrahlen A und B zu messen, welche erzeugt werden, um senkrecht zu koplanaren Referenzebenen 12A und 12B zu sein. Mit der Vorrichtung von 6 ist für die Laserstrahlen A und B bekannt, daß sie parallel sind, und die Distanz dazwischen ist bekannt.
  • 7 zeigt eine Variation des Systems, welches in 6 gezeigt ist. Im besonderen inkludiert 7 einen der oben beschriebenen Lasergeneratoren 16, welcher fähig ist, eine Referenzebene 12 und eine Scan- bzw. Abtastebene 30 abzutasten bzw. zu überstreichen, welche senkrecht dazu ist. Der Lasergenerator 16 ist auf einem Schiebeskala-Interferometer 32 oder einer anderen bekannten Positionsmeßvorrichtung montiert und ist in der YZ-Ebene bewegbar. Die Ebene 30 ist senkrecht zur Abtastebene 12. Folglich werden, wenn sich der Apparat 16 zu anderen Y-Zugangspositionen bewegt, die jeweiligen Abtastebenen 30 präzise parallel zueinander sein. Die Vorrichtung von 6 oder die Vorrichtung von 7 kann beispielsweise verwendet werden, um präzise Montagevorrichtungen bzw. Befestigungen entlang der Länge eines Flugzeuges anzuordnen.

Claims (7)

  1. Lasersystem zur Erzeugung einer Mehrzahl von parallelen Laserabtastebenen und/oder Laserstrahlen senkrecht zu einer Bezugsebene (12), wobei das System umfaßt: wenigstens drei Referenz- bzw. Bezugsziele (14) zum Definieren der Bezugsebene (12), wobei die Ziele (14) einstellbar sind und Festlegungsmittel zum starren Festlegen der Ziele an Orten koplanar mit der Bezugsebene (12) aufweisen; und wenigstens einen Lasergenerator (16) zur Erzeugung einer ersten Laserabtastebene und einer zweiten Laserabtastebene und/oder eines Laserstrahls senkrecht zu der ersten Laserabtastebene, wobei die erste Laserabtastebene auf die Bezugsziele (14) derart eingestellt ist, daß die erste Laserabtastebene koplanar mit der Bezugsebene ist, worin der wenigstens eine Lasergenerator (16) fähig ist zu einer Bewegung zu einer Mehrzahl von Orten innerhalb der Bezugsebene (12) und zur Erzeugung einer ersten Laserabtastebene koplanar zu der Bezugsebene (12) und einer senkrechten, zweiten Laserabtastebene und/oder eines Laserstrahls von jedem der Orte, wobei die zweite, ausgebildete Laserabtastebene und/oder Laserstrahlen parallel ausgebildet sind, wobei das System weiters wenigstens zwei zusätzliche Ziele (28) umfaßt, die angeordnet sind, um koplanar mit einer zweiten Bezugsebene (30) senkrecht zu der ersten Bezugsebene (12) zu sein, und worin der Lasergenerator (16) geeignet ist, eine zweite Laserabtastebene auszubilden, die auf die zusätzlichen Ziele (28) derart eingestellt ist, daß die zweite Laserabtastebene koplanar mit der zweiten Bezugsebene (30) ist.
  2. System nach Anspruch 1, worin der wenigstens eine Lasergenerator (16) geeignet ist, wenigstens eine dritte Laserabtastebene auszubilden, die im wesentlichen senkrecht sowohl zu der ersten Laserabtastebene als auch der zweiten Laserabtastebene ist.
  3. System nach Anspruch 1, weiters umfassend eine Abstandsmeßvorrichtung (34) zum Messen von räumlichen Abständen zwischen den Orten.
  4. System nach Anspruch 1, worin der wenigstens eine Lasergenerator (16) geeignet ist, gleichzeitig den Laserstrahl und die erste Laserabtastebene auszubilden.
  5. System nach Anspruch 1, worin der wenigstens eine Lasergenerator (16) geeignet ist zum selektiven Ausbilden eines geraden Laserstrahls und der ersten Laserabtastebene.
  6. Verfahren zur Erzeugung einer Mehrzahl von parallelen Laserabtastebenen und/oder Laserstrahlen, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Bereitstellen von wenigstens einem Lasergenerator (16), der fähig ist, eine erste Laserabtastebene, eine zweite Laserabtastebene und wenigstens eine dritte Laserabtastebene und/oder einen Laserstrahl auszubilden, wobei die erste Laserabtastebene, die zweite Laserabtastebene und die wenigstens eine dritte Laserabtastebene und/oder der Laserstrahl so ausgebildet sind, daß sie zueinander senkrecht sind; Ausbilden der ersten Laserabtastebene; Ausrichten von drei ersten Zielen (14) koplanar mit der ersten Laserabtastebene, welche eine erste Bezugsebene (12) definieren; Festlegen der drei ersten Ziele (14); Ausbilden der zweiten Laserabtastebene; Ausrichten von zwei zweiten Zielen (28) koplanar mit der zweiten Abtastebene und mit einem der ersten Ziele (14), um eine zweite Bezugsebene senkrecht auf die erste Bezugsebene zu definieren; Festlegen der zweiten Ziele (28); Ausbilden von wenigstens einer dritten Abtastebene und/oder eines Laserstrahls von einer ersten Position wechselseitig senkrecht zu der ersten Bezugsebene (12) und zu der zweiten Bezugsebene (30); Bewegen des wenigstens einen Lasergenerators (16) zu einer zweiten Position innerhalb der ersten Bezugsebene (12) und der zweiten Bezugsebene (30); Einstellen des Lasergenerators (16) auf die drei ersten Ziele (14) und die zwei zweiten Ziele (28) derart, daß die erste Laserabtastebene koplanar mit der ersten Bezugsebene (12) ist und die zweite Laserabtastebene koplanar mit der zweiten Bezugsebene (30) ist; und Ausbilden von wenigstens einer dritten Laserabtastebene und/oder eines Laserstrahls, die wechselseitig senkrecht auf die erste Bezugsebene (12) und die zweite Bezugsebene (30) sind, wobei die ausgebildeten dritten Laserabtastebenen und/oder Laserstrahlen, die von diesen Positionen generiert bzw. erzeugt werden, parallel sind.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, weiters umfassend die Schritte eines Bereitstellens einer Abstandmeßvorrichtung (34) und eines Messens des Abstands zwischen den Positionen.
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