EP4200104A1 - Markiersystem und verfahren zum markieren - Google Patents

Markiersystem und verfahren zum markieren

Info

Publication number
EP4200104A1
EP4200104A1 EP21758373.1A EP21758373A EP4200104A1 EP 4200104 A1 EP4200104 A1 EP 4200104A1 EP 21758373 A EP21758373 A EP 21758373A EP 4200104 A1 EP4200104 A1 EP 4200104A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
marking
marking system
determined
area
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21758373.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peer Schmidt
Daniel Fladerer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP4200104A1 publication Critical patent/EP4200104A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/02—Means for marking measuring points
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25H—WORKSHOP EQUIPMENT, e.g. FOR MARKING-OUT WORK; STORAGE MEANS FOR WORKSHOPS
    • B25H7/00—Marking-out or setting-out work
    • B25H7/04—Devices, e.g. scribers, for marking
    • B25H7/045—Devices, e.g. scribers, for marking characterised by constructional details of the marking elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/16—Devices for marking-out, applying, or forming traffic or like markings on finished paving; Protecting fresh markings
    • E01C23/163—Devices for marking-out, applying, or forming traffic or like markings on finished paving; Protecting fresh markings for marking-out the location of the markings; Guiding or steering devices for marking apparatus, e.g. sights
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/16—Devices for marking-out, applying, or forming traffic or like markings on finished paving; Protecting fresh markings
    • E01C23/20—Devices for marking-out, applying, or forming traffic or like markings on finished paving; Protecting fresh markings for forming markings in situ
    • E01C23/22—Devices for marking-out, applying, or forming traffic or like markings on finished paving; Protecting fresh markings for forming markings in situ by spraying

Definitions

  • the present invention relates to a method for applying a position marking for a work position to a substrate, for example a wall, a ceiling, a floor or the like, at a marking position assigned to the position marking. Furthermore, the invention relates to a marking system.
  • work positions for example drill hole positions or cutting lines
  • position markings in order then, for example, to be able to drill or saw precisely. This necessary preparatory work is not only very time-consuming, it is also often associated with significant measurement errors.
  • the object is achieved by a method for applying a position marking for a work position to a substrate, for example a wall, a ceiling, a floor or the like, at a marking position assigned to it, comprising the steps: a. Unsystematic or systematic movement of a portable marking system within a marking area; b. determining, preferably regularly determining, at least one position of the marking system; c. Marking at the determined position of the marking system if the determined position matches the marking position or at least matches the marking position up to a predefined or predefinable degree of accuracy.
  • the invention is therefore based on the idea that a user who wants to place the position marking on the ground usually knows or can estimate at least approximately the area where the position marking is to be located.
  • an opening for a supply line for a sanitary element for example a water supply line for a washbasin
  • the user can estimate that this opening must be in an area close to, but below, the washbasin.
  • the user can bring the marking system close to the sink and move it systematically or unsystematically within a certain area, and thus within a marking area.
  • the marking system can then apply the position marking precisely on the basis of the procedural determination of its position. Manual measuring and manual marking can thus be omitted; Incorrect placement of the position marking is avoided and the time required can be significantly reduced.
  • the marking area can also be selected to be relatively small.
  • the marking area can be selected as the area of the background containing and surrounding the marking position.
  • the marking area can be selected to be relatively small.
  • it can comprise at most 10 percent, particularly preferably at most 3 percent, of the surface of the substrate.
  • the marking area can, for example, be less than 1 m 2 , preferably less than 0.5 m 2 .
  • the underground for example a wall to be provided with the position marking, can have an area to be marked of at least 10 m 2 , in particular also of at least 50 m 2 .
  • the time required can also be reduced by such a relatively small selection of the marking area.
  • the position marking can have a monochromatic and/or linear form such as a line, a cross and/or a circle. Alternatively or additionally, it can also include at least one symbol, one number and/or one character.
  • the position marking can be made by spraying, for example using an inkjet nozzle or the like, by pressing on and/or gluing, by mechanical processing, for example by engraving, and/or by means of electromagnetic waves, e.g. B. by means of a laser, in particular by local heating, applied to the environment.
  • the position of the marking system determined or to be determined can correspond to a position of a marking unit of the marking system or of a marker of the marking unit, for example an inkjet nozzle.
  • the position can correspond to a position within the marking system at which the marking system processes the background, for example applying a colored dot to the background.
  • the position of a target point within the marking system can be determined and the position of the marking system can be derived from the position of the target point by adding a suitable offset value.
  • the offset value can have a vector value.
  • the production costs for the marking system can be kept low despite the considerable advantages that the method according to the invention brings with it using the marking system. Since according to the method the position of the marking system is monitored, it is ultimately sufficient that at some point in time the marking system suitably reaches the marking position. Complex and cost-intensive mechanics such as in printing presses, in particular in plotters for large areas, through which the marking system can travel with high precision on a predetermined route within a very large traversing range to the marking position, are therefore not required.
  • ceilings or the like can also be provided with position markings.
  • the position marker and/or the marker position may be stored in a BIM (Building Information Modeling) model, a CAD model and/or the like. Generally, they may come from a building plan and/or a blueprint.
  • BIM Building Information Modeling
  • a “portable” system can be understood to mean a system that can be kept in suspension by a user for an extended period of time.
  • the portable system a weight of at most 10 kg, preferably at most 3 kg, particularly preferably at most 2 kg.
  • the marking system can be in several parts.
  • the position determination system can have a separate transmitting part and a receiving part located on the rest of the marking system part. Then the portability of the marking system can only refer to one of the parts of the marking system, in particular to a part to be moved and/or held in suspension by the user.
  • the degree of accuracy and thus a maximum permissible distance between the marking position determined relative to the surroundings and the marking position to be determined can be limited to a maximum of 1 cm, preferably a maximum of 2 mm, particularly preferably a maximum of 1 mm.
  • the marking area can be selected as a non-contiguous area.
  • partial areas in which at least one of the marking positions of the respective position markings is to be expected can be selected.
  • the marking area can then be composed of the partial areas.
  • Marking at the determined position can be understood to mean that the complete position marking is applied to the substrate. Alternatively or additionally, this can be understood to mean that only part of the position marking is applied when the marking position is reached in a suitable manner. If, for example, a cross is to be applied, it is conceivable to apply only part of the cross, for example one of the four arms of the cross, to the substrate when a corresponding position is reached. The remaining parts of the cross can then be applied at a later point in time when suitably offset positions are reached.
  • an additional step can be provided within which information is stored in a memory about the fact that part of the position marking or the position marking as a whole has been applied to the surroundings. Before possibly reapplying the part of the position marker or the Position marking as a whole can then be checked in a further method step as to whether the respective part of the position marking or the position marking as a whole has already been applied. It may then be possible to avoid applying this part or the position marking twice.
  • a stationary coordinate system can be defined relative to the subsoil.
  • the coordinate system can be defined independently of the marking system.
  • a reference point of the coordinate system can be selected, for example, in the area of a corner of the environment.
  • the determination may precede step a.
  • the coordinate system can be one-, two- or three-dimensional. The marking position and thus the location of the position marking can thus be defined relative to the coordinate system.
  • a position of the marking system is preferably also determined.
  • the position can be determined relative to the direction of gravity.
  • the offset value can thus be suitably adjusted on the basis of knowledge of the position.
  • a marking unit with at least two markers, preferably at least 24 markers, particularly preferably at least 128 markers, can be used for marking at the determined position.
  • the marking unit can in particular correspond to an arrangement of several markers.
  • the arrangement can be linear or planar, in particular polygonal.
  • the position of the marking system determined or to be determined can correspond to the position of one of the markers.
  • a number of positions of the marking system are preferably determined in accordance with step b of the method.
  • Such a position of the marking system is particularly preferably determined for each of the markers. This can be done by determining the position of the target point and then adding marker-specific offset values. These offset values can also be vector values.
  • At least one of the markers can be an inkjet nozzle, a mechanical dye transfer device, for example a stamp, a processing tip, for example a controllable needle tip, for spot processing of the substrate or the like.
  • the movement can be passive.
  • the user of the marking system can manually move the marking system over the marking area.
  • the movement can be a swiping movement.
  • it can be a movement that can be carried out by the user and is preferably ergonomic for the user.
  • a building element can also be understood to mean a partial element, for example a part of a wall.
  • the method is particularly well suited for use in the field of building construction and/or civil engineering.
  • Time savings can also be achieved if multiple position markers are marked within the marking area.
  • the correspondence of the position of the marking system according to step c can be checked with regard to each marking position of the respective position markings.
  • the marking system can first be moved to a starting point within the marking area as part of an initial positioning in order to keep the marking area as small as possible and thus save further time to achieve.
  • the scope of the invention also includes a marking system for marking a position marking for a work position on a substrate, for example a wall, a ceiling, a floor or the like, at a marking position assigned to the position marking, comprising a marking unit with at least one marker, a position determination system for detecting a position of the marking system and a control unit that is set up at least once by means of the marking unit To mark a position marking or at least a part of the position marking on the ground if the marking system is at the marking position or in a measurement area around the marking position that corresponds to a predefined or predefinable degree of accuracy, and not to mark a mark if the marking system is outside the measurement area .
  • the marking system can be set up to carry out the method according to the invention.
  • the scope of the invention generally also includes a marking system for marking a position marking on a substrate, for example a wall, a ceiling, a floor or the like, at a marking position assigned to the position marking, comprising a marking unit with at least one marker, a position determination system for detection a position of the marking system and a control unit that is set up to implement the method according to the invention.
  • a marking system for marking a position marking on a substrate for example a wall, a ceiling, a floor or the like, at a marking position assigned to the position marking, comprising a marking unit with at least one marker, a position determination system for detection a position of the marking system and a control unit that is set up to implement the method according to the invention.
  • the position determination system can be set up to determine the position of the marking system relative to a coordinate system that can be defined or defined and/or is stationary independently of the marking system.
  • the marking system can have a storage unit for storing at least one marking position of at least one position marking.
  • the marking system may include a handle to facilitate manual movement by the user.
  • the marking system can have a guide rod and/or a holder for a guide rod.
  • the marking system can thus be moved over the underground in the manner of a mop or the like.
  • a precise determination of the position of the marking system can be achieved if the marking system has at least one distance sensor, for example a laser distance measuring device, a strip light source in connection with a strip light receiving and evaluation unit, a transit time sensor, also referred to as a time-of-flight sensor, and / or has an acceleration sensor.
  • the marking system can preferably have at least two distance sensors.
  • the at least two distance sensors can detect distances at an angle, in particular at a right angle, to one another.
  • the distance sensor or sensors can be self-taring.
  • at least one distance sensor can align itself automatically for measurement in a vertical direction.
  • at least one distance sensor can also align itself automatically for measurement in a horizontal direction.
  • the marking system in particular the position determination system, can have at least one acceleration, one speed and/or one distance sensor.
  • the marking system, in particular the position determination system can have an interpolation and/or extrapolation unit for interpolating and/or extrapolating a position of the marking system.
  • Such a sensor can form part of the interpolation and/or extrapolation unit or can be set up to transmit at least one of its measurement results to the interpolation and/or extrapolation unit.
  • Such a sensor can work optically, for example by means of an optical scanning of the subsoil in the manner of a laser-based computer mouse.
  • the marking system is set up to provide the user with an augmented reality (AR) perception or virtual reality (VR) perception of his surroundings.
  • AR augmented reality
  • VR virtual reality
  • the marking system can have an AR system, for example AR glasses, or a VR system, for example VR glasses.
  • the marking system can then be set up to display the position marking to the user by means of the AR system or the VR system, in particular before it is applied to the environment. This can help the user bring the marking system close to the marking position.
  • the marking system in particular the position determination system, can have a tachymeter, in particular a total station, and/or for communication with a tachymeter be set up.
  • a tachymeter By using a tachymeter, positions can be easily determined with particularly high precision.
  • the marking system comprises a motorized means of transportation or that the marking system can be arranged on the motorized means of transportation.
  • the means of transportation can be unmanned. It can be designed to move autonomously and/or to be moved.
  • the means of transportation can be or and/or have a flying object such as a drone and/or a vehicle, for example a driving robot.
  • the marking system includes a power source.
  • the power source can be rechargeable;
  • the power source can be a rechargeable battery, in particular a lithium-based battery.
  • a particularly simple variant of the method and thus also a particularly simple embodiment of the marking system set up to implement the method can be achieved if a position to be marked is projected onto the background.
  • an altitude to be marked can be defined by means of a rotating laser and/or a line laser in the form of a line of light projected onto the ground.
  • the portable marking system can have an optical receiver, preferably a line sensor with a number of light-sensitive pixels.
  • the user can move the portable marking system over the ground in the area of the projected line of light. This area can form the marking area.
  • the position of the marking system can be determined by checking whether the optical receiver, in particular one of the light-sensitive pixels, detects light from the projected line of light.
  • the light of the light line can preferably be encoded by the rotary and/or line laser, for example amplitude-modulated or clocked.
  • the position allows can thus be determined as the relative position of the optical receiver or the relevant pixel relative to the line of light, if necessary corrected by an offset value.
  • a marker can be assigned to the optical receiver and, in particular in the case of several pixels, one or more of the pixels can be assigned a suitably positioned marker which is activated as soon as the optical receiver or the respective pixel detects light of the light line.
  • the optical receiver can have pixels, in particular off-centre, with which no marker is assigned. If light from the light line is detected by one of these pixels, this means that the marking system is being held too far or below the light line. Accordingly, directional arrows corresponding to the user can be displayed on a display unit as position information or as an indication of the direction in which the marking system should be moved.
  • the marking system can thus be set up to apply a light geometry projected onto the surroundings, for example a line, a point and/or a circle, onto the surroundings.
  • the marking system can thus be set up in particular to trace the light geometry, for example by means of ink or printing ink, on the surroundings.
  • the marking system can be set up to determine at least one angle of incidence of the light geometry.
  • the optical receiver can be set up to determine, for each pixel of the optical receiver, an angle of incidence for a light impinging on the respective pixel.
  • the marking system can then be set up to designate a marker, taking into account the offset calculated from the respective angle of incidence between the original point of impact, i.e. without the presence of the marking system, a point of light of the light geometry on the substrate to be marked and the actual point of impact, i.e. in the presence of the Marking system to select the light spot on the optical receiver.
  • the optical receiver can be arranged just above the background to be marked.
  • the optical receiver in particular at least one of its pixels, preferably all pixels, can, in particular with its or their light-sensitive surface, be less than 5 cm, in particular less than 1 cm, very particularly preferably less than 5 mm, for example less than 3 mm , arranged and/or arrangeable by the subsurface to be marked. Accordingly, a height of the marking system in the area of the optical receiver can be less than 5 cm, in particular less than 1 cm, very particularly preferably less than 5 mm, for example less than 3 mm. These measures can also enable a particularly precise reproduction of the light geometry, in particular a particularly precisely localized reproduction of the light geometry.
  • the marking system can also be operated in a number of operating modes.
  • An operating mode can correspond to a device of the marking system, through which the marking system is set up to implement a respective variant of the method according to the invention.
  • FIG. 1a and 1b show schematic representations of a marking system which can be operated in two operating modes and its use by a user;
  • FIG. 2 shows a perspective representation of a marking system obliquely from above
  • Fig. 3 is a plan view of the marking system of FIG. 2 and
  • FIG. 4 shows a sectional view of the marking system according to FIG. 2.
  • FIG. 1a shows a user 10 using a portable marking system 12.
  • the marking system 12 is operated in a first operating mode, in which the marking system 12 traces a light line 16 projected onto an environment 14, here a wall.
  • the environment 14, i. H. the wall forms a building element and thus a part of a building.
  • the line of light 16 is shown in phantom in FIG. 1a.
  • the line of light 16 is generated by a rotating laser 20 .
  • the rotating laser 20 is set up to project the line of light 16 horizontally onto the surroundings 14 at a desired height resulting, for example, from a construction plan.
  • the course of the line of light 16 should now be marked on the surroundings 14 as a position marking 18, in particular permanently.
  • the position marking 18 can then be provided as a marking for a later course of a cutting line of a breakthrough through the environment 14, ie through the wall, or as a marking of a working position along which a cut is to be made.
  • a stationary, at least one-dimensional coordinate system that is independent of the marking system 12 is thus obtained in this operating mode in each case by the height defined by the light line 16 as a reference and a vertical line as the coordinate axis.
  • the user 10 moves the marking system 12 from, for example, one lateral end of the environment 14 to an opposite lateral end such that the line of light 16 falls on an optical receiver of the marking system 12 .
  • the optical receiver has a certain extension, particularly vertical in the position of the marking system 12 according to FIG. 1a, so that the user 10 only needs to move the marking system 12 approximately horizontally along the light line 16.
  • the user 10 can move the marking system 12 above and below as well as along the light line 16 in a marking area approximately resulting from the size of the optical receiver.
  • the marking system 12 has a marking unit with a plurality of markers on a side facing the substrate 14 .
  • a control unit of the marking system 12 controls a marker of the marking unit that is assigned to the pixel and thereby emits ink onto the surroundings 14 at a position that suits the respective pixel, so that in the course of the time on the environment 14 the position marking 18 is applied. If no marker is assigned to the respective pixel, position information in the form of directional arrows is displayed on a display unit of the marking system 12 .
  • Figure 1b shows user 10 using portable marking system 12 in a second mode of operation.
  • position markings 18 of a construction plan stored in a memory unit of the marking system 12, including their marking positions are marked directly on a subsurface 14, here a floor.
  • this environment 14, i. H. the floor forms a building element and thus a part of a building.
  • position markings 18 to be marked several position markings 18 are already marked at the point in time shown in FIG. 1b.
  • the marking system 12 in particular its position determination system, is set up to communicate bidirectionally with the total station 22.
  • the total station 22 continuously tracks the marking system 12, determines its position relative to a predefined, stationary coordinate system relative to the subsurface 14 and transmits the determined position, in particular corresponding coordinates, to the marking system 12.
  • the marking system 12 uses its optical receiver to detect whether and if so on which pixel of the optical receiver a measuring beam 24 of the total station 22 falls and in turn continuously communicates this to the total station 22.
  • the user 10 moves the marking system 12 with the aid of a guide rod 26 within a marking area 28 in which he expects position markings 18 to be marked.
  • the guide rod 26 enables a manual wiping movement and thus a particularly ergonomic and also rapid movement of the marking system 12 for the user 10.
  • FIGS. 1a and 1b each show variants of a method for applying a position marking 18 for a working position to a substrate 14, here a wall or a floor, at a marking position assigned to it, comprising the steps: a. Unsystematically or systematically moving the portable marking system 12 over a marking area 28 (as shown in FIG. 1b) of the subsurface 14; b. Regularly determining at least one position of the marking system 12; c. Marking at the determined position of the marking system 12 if the determined position corresponds to the marking position at least up to a predefined degree of accuracy with the marking position.
  • the predefined degree of accuracy results in particular from the distance between the individual pixels of the optical receiver and the accuracy with which from the determined positions of the pixel positions of the respectively assigned markers can be determined.
  • the portable marking system 12 described for this purpose for marking the respective position markings 18 on the respective subsurface 14 at the marking positions assigned to the position markings 18, i.e. along the light line 16 according to FIG. 1a or stored marking positions thus in summary comprises a marking unit with a plurality of markers Position determination system for detecting a position of marking system 12 and a control unit that is set up to use the marking unit to mark at least one of position markings 18 or at least part of the respective position marking 18 on substrate 14 if marking system 12 is at the marking position or is located in a measuring range around the respective marking position that corresponds to the predefined degree of accuracy, and not to mark a mark if the marking system 12 is outside the measuring range.
  • FIG. 2 shows a perspective representation of the marking system 12.
  • the marking system 12 has an operating unit 30 with a display unit 32 .
  • the marking system 12 can be switched to the various operating modes by means of the operating unit 30 .
  • the marking system 12 is also set up to display status information about the marking system 12 on the display unit 32, for example a filling level of an ink supply or a charging state of a battery. It is also set up, as described above, to display position information on the display unit 32, for example instructions to the user 10 (FIG. 1) in the form of directional arrows, in which direction the marking system 12 should preferably be moved.
  • control unit and the position determination system are integrated into the operating unit 30 . These are connected by an electronic circuit with a microprocessor unit, a memory unit in which corresponding program codes are stored in an executable manner Communication interface and formed with other correspondingly required electronic components.
  • the marking system 12 has a handle 34 .
  • the handle 34 is removably mounted on the marking system 12 and is interchangeable with a stylet receptacle 26 (see FIG. 1b) for attaching the stylet 26 to the marking system 12.
  • optical receiver 36 can also be seen.
  • the optical receiver 36 has the form of a line. It is designed as a line sensor. It extends at least essentially over the entire width of the marking system 12.
  • Fig. 3 shows a top view of the marking system 12.
  • Fig. 4 shows a sectional view of the portable marking system 12 according to section line IV-IV of Fig. 3.
  • a marking unit 38 can be seen in particular with reference to FIG. 4 .
  • the marking unit 38 is arranged on an underside of the marking system 12, while the optical receiver 36 is located on an upper side of the marking system 12.
  • the marking unit 38 is arranged in particular in the center below the optical receiver 36 .
  • the marking unit 38 has 24 markers.
  • the markers are configured as ink jet nozzles arranged side by side and evenly distributed over the length of the marking unit 38 .

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Positionsmarkierung (18) für eine Arbeitsposition auf einen Untergrund (14), beispielsweise eine Wand, eine Decke, ein Fußboden oder dergleichen, an einer ihr zugeordneten Markierungsposition, umfassend die Schritte: a. Unsystematisches oder systematisches Bewegen eines tragbaren Markiersystems (12) über einen Markierbereich (28) des Untergrunds (14); b. Ermitteln, vorzugsweise regelmäßiges Ermitteln, wenigstens einer Position des Markiersystems (12); c. Markieren an der ermittelten Position des Markiersystems (12), sofern die ermittelte Position mit der Markierungsposition übereinstimmt oder zumindest bis auf ein vordefiniertes oder vordefinierbares Genauigkeitsmaß mit der Markierungsposition übereinstimmt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Markiersystem (12). Die Erfindung ermöglicht es, besonders präzise und zeitsparend Positionsmarkierungen (18) für Arbeitspositionen auf einen Untergrund (14) aufzubringen.

Description

Markiersystem und Verfahren zum Markieren
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Positionsmarkierung für eine Arbeitsposition auf einen Untergrund, beispielsweise eine Wand, eine Decke, ein Fußboden oder dergleichen, an einer der Positionsmarkierung zugeordneten Markierungsposition. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Markiersystem.
Üblicherweise werden im Rahmen von Bauarbeiten an Gebäudeelementen Arbeitspositionen, beispielsweise Bohrlochpositionen oder Schnittlinien, ausgemessen und mittels Positionsmarkierungen markiert, um anschließend beispielsweise präzise bohren oder sägen zu können. Diese notwendigen Vorarbeiten sind nicht nur sehr zeitaufwändig, sie sind zudem oftmals mit erheblichen Messfehlern behaftet.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie ein Markiersystem vorzustellen, die es erlauben, besonders präzise und zeitsparend Positionsmarkierungen für Arbeitspositionen auf einen Untergrund aufzubringen.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Aufbringen einer Positionsmarkierung für eine Arbeitsposition auf einen Untergrund, beispielsweise eine Wand, eine Decke, ein Fußboden oder dergleichen, an einer ihr zugeordneten Markierungsposition, umfassend die Schritte: a. Unsystematisches oder systematisches Bewegen eines tragbaren Markiersystems innerhalb eines Markierbereichs; b. Ermitteln, vorzugsweise regelmäßiges Ermitteln, wenigstens einer Position des Markiersystems; c. Markieren an der ermittelten Position des Markiersystems, sofern die ermittelte Position mit der Markierungsposition übereinstimmt oder zumindest bis auf ein vordefiniertes oder vordefinierbares Genauigkeitsmaß mit der Markierungsposition übereinstimmt. Der Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, dass ein Benutzer, der auf dem Untergrund die Positionsmarkierung anbringen möchte, in der Regel zumindest ungefähr den Bereich kennt oder abschätzen kann, wo sich die Positionsmarkierung befinden soll. Soll beispielsweise ein Durchbruch für eine Zuleitung für ein Sanitärelement, beispielsweise eine Wasserzufluss-Leitung eines Waschbeckens, hergestellt werden, so kann der Benutzer abschätzen, dass sich dieser Durchbruch in einem Bereich in der Nähe, jedoch unterhalb, des Waschbeckens zu befinden hat. Somit kann der Benutzer das Markiersystem in diese Nähe des Waschbeckens bringen und innerhalb eines gewissen Bereiches, und damit innerhalb eines Markierbereiches, systematisch oder unsystematisch bewegen. Sobald das Markiersystem die Markierungsposition geeignet erreicht, kann dann das Markiersystem aufgrund der verfahrensgemäßen Ermittlung seiner Position die Positionsmarkierung präzise anbringen. Ein manuelles Abmessen sowie ein manuelles Markieren können somit entfallen; Fehlplatzierungen der Positionsmarkierung werden vermieden und der Zeitaufwand lässt sich erheblich reduzieren.
Da üblicherweise Positionsmarkierungen im Verhältnis zur Größe des Untergrundes, beispielsweise eine Wand oder ein Fußboden, klein sind, kann auch der Markierbereich verhältnismäßig klein gewählt werden. Insbesondere kann der Markierbereich als die Markierungsposition beinhaltender und umgebender Bereich des Untergrundes gewählt werden oder sein. Zudem kann der Markierbereich verhältnismäßig klein gewählt sein. Beispielsweise kann er höchstens 10 Prozent, besonders bevorzugt höchstens 3 Prozent, der Oberfläche des Untergrundes umfassen. Der Markierbereich kann beispielsweise weniger als 1 m2, bevorzugt weniger als 0,5 m2, umfassen. Unterdessen kann der Untergrund, beispielsweise eine mit der Positionsmarkierung zu versehende Wand, eine zu markierende Fläche von wenigstens 10 m2, insbesondere auch von wenigstens 50 m2, aufweisen. Somit lässt sich auch durch einen derart verhältnismäßig klein gewählten Markierbereich der Zeitaufwand reduzieren.
Insbesondere kann die Positionsmarkierung eine einfarbige und/oder strichförmige Form wie beispielsweise eine Linie, ein Kreuz und/oder einen Kreis, aufweisen. Sie kann alternativ oder ergänzend auch wenigstens ein Symbol, eine Ziffer und/oder ein Schriftzeichen umfassen.
Die Positionsmarkierung kann durch Spritzen, beispielsweise mittels einer Tintenstrahldüse oder dergleichen, durch Aufpressen und/oder Aufkleben, durch mechanische Bearbeitung, beispielsweise durch Gravieren, und/oder mittels elektromagnetischer Wellen, z. B. mittels eines Lasers, insbesondere durch lokales Erhitzen, auf die Umgebung aufgebracht werden.
Die ermittelte beziehungsweise zu ermittelnde Position des Markiersystems kann einer Position einer Markiereinheit des Markiersystems odereines Markierers der Markiereinheit, beispielsweise einer Tintenstrahldüse, entsprechen. Insbesondere kann die Position einer Position innerhalb des Markiersystems entsprechen, an der das Markiersystem den Untergrund bearbeitet, beispielsweise einen Farbpunkt auf den Untergrund aufbringt. Dazu kann die Position eines Zielpunkts innerhalb des Markiersystems ermittelt werden und die Position des Markiersystems durch Addition eines geeigneten Offsetwertes aus der Position des Zielpunktes abgeleitet werden. Dazu kann der Offsetwert vektorwertig sein.
Der Herstellungsaufwand für das Markiersystem kann trotz der erheblichen Vorteile, die das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung des Markiersystems mit sich bringt, gering gehalten werden. Da verfahrensgemäß die Position des Markiersystems überwacht wird, genügt es letzten Endes, dass zu irgendeinem Zeitpunkt das Markiersystem die Markierungsposition geeignet erreicht. Somit ist eine aufwändige und kostenintensive Mechanik wie beispielsweise bei Druckmaschinen, insbesondere bei Plottern für große Flächen, durch die das Markiersystem mit hoher Präzision auf einer vorgegebenen Route innerhalb eines sehr großen Verfahrbereichs bis zur Markierungsposition fahren kann, nicht erforderlich.
Auch ist es nicht erforderlich, das Markiersystem am Untergrund zu fixieren, insbesondere selbst dann nicht, wenn als Untergrund eine vertikal orientierte Wand oder eine nach unten weisende Fläche einer Decke genutzt wird. Somit lassen sich beispielsweise auch Decken oder dergleichen mit Positionsmarkierungen versehen.
Die Positionsmarkierung und/oder die Markierungsposition können in einem BIM (Building Information Modeling)-Modell, einem CAD-Modell und/oder dergleichen gespeichert sein. Allgemein können sie von einem Gebäudeplan und/oder einem Bauplan stammen.
Unter einem „tragbaren“ System kann ein System verstanden werden, das von einem Benutzer über längere Zeit in der Schwebe gehalten werden kann. Insbesondere kann das tragbare System ein Gewicht von höchstens 10 kg, vorzugsweise von höchstens 3 kg, besonders bevorzugt von höchstens 2 kg, aufweisen.
Das Markiersystem kann mehrteilig sein. Beispielsweise kann das Positionsermittlungssystem ein separates Sendeteil und ein am übrigen Markiersystem Teil befindliches Empfangsteil aufweisen. Dann kann sich die Tragbarkeit des Markiersystems lediglich auf eines der Teile des Markiersystems beziehen, insbesondere auf ein von dem Benutzer zu bewegendes und/oder in der Schwebe zu haltendes Teil.
Das Genauigkeitsmaß und damit eine maximal zulässige Distanz zwischen der relativ zur Umgebung bestimmten und der zu bestimmenden Markierungsposition kann auf höchstens 1 cm, vorzugsweise höchstens 2 mm, besonders bevorzugt höchstens 1 mm, begrenzt sein.
Denkbar ist, dass wenigstens zwei Positionsmarkierungen auf dem Untergrund aufgebracht werden. Dazu kann der Markierbereich als nicht zusammenhängender Bereich gewählt sein. Insbesondere können jeweils Teilbereiche, in denen jeweils zumindest eine der Markierungspositionen der jeweiligen Positionsmarkierungen zu erwarten ist, gewählt werden. Der Markierbereich kann dann aus den Teilbereichen zusammengesetzt sein.
Unter einem „Markieren an der ermittelten Position“ kann verstanden werden, dass die vollständige Positionsmarkierung auf den Untergrund aufgebracht wird. Alternativ oder ergänzend kann darunter verstanden werden, dass bei geeignetem Erreichen der Markierungsposition lediglich ein Teil der Positionsmarkierung aufgebracht wird. Soll beispielsweise ein Kreuz aufgebracht werden, ist denkbar, bei Erreichen einer entsprechenden Position lediglich einen Teil des Kreuzes, beispielsweise einen der vier Arme des Kreuzes, auf den Untergrund aufzubringen. Die übrigen Teile des Kreuzes können dann zu späteren Zeitpunkten, bei Erreichen geeignet versetzter Positionen, aufgebracht werden.
Verfahrensgemäß kann ein zusätzlicher Schritt vorgesehen sein, innerhalb dessen eine Information darüber in einem Speicher abgespeichert wird, dass ein Teil der Positionsmarkierung oder die Positionsmarkierung insgesamt auf die Umgebung aufgebracht worden ist. Vor einem gegebenenfalls erneuten Aufbringen des Teils der Positionsmarkierung oder der Positionsmarkierung insgesamt kann dann in einem weiteren Verfahrensschritt geprüft werden, ob der jeweilige Teil der Positionsmarkierung oder die Positionsmarkierung insgesamt bereits aufgebracht sind. Gegebenenfalls kann dann ein doppeltes Aufbringen dieses Teils beziehungsweise der Positionsmarkierung insgesamt vermieden werden.
Bei einer besonders bevorzugten Klasse von Verfahren kann ein ortsfestes Koordinatensystem relativ zum Untergrund festgelegt werden. Insbesondere kann das Koordinatensystem unabhängig vom Markiersystem festgelegt werden. Ein Bezugspunkt des Koordinatensystems kann beispielsweise im Bereich einer Ecke der Umgebung gewählt sein oder werden. Die Festlegung kann dem Schritt a vorausgehen. Das Koordinatensystem kann ein-, zwei oder dreidimensional ausgebildet sein. Somit lässt sich die Markierungsposition und damit der Ort der Positionsmarkierung relativ zum Koordinatensystem festlegen.
Vorzugsweise wird auch eine Lage des Markiersystems ermittelt. Die Lage kann relativ zur Schwerkraftrichtung ermittelt werden. Somit kann anhand der Kenntnis der Lage der Offsetwert geeignet angepasst werden.
Weitere Zeitersparnisse lassen sich erzielen, wenn wenigstens zwei Positionen und/oder ein Positionsbereich des Markiersystems parallel ermittelt werden.
Zum Markieren an der ermittelten Position kann eine Markiereinheit mit wenigstens zwei Markierern, vorzugsweise wenigstens 24 Markierern, besonders bevorzugt wenigstens 128 Markierern, verwendet werden. Die Markiereinheit kann dazu insbesondere einer Anordnung von mehreren Markierern entsprechen. Die Anordnung kann zeilenförmig oder flächig, insbesondere polygon, ausgebildet sein. Die ermittelte beziehungsweise zu ermittelnde Position des Markiersystems kann der Position eines der Markierer entsprechen. Vorzugsweise werden mehrere Positionen des Markiersystems im Sinne von Schritt b des Verfahrens ermittelt. Besonders bevorzugt wird für jeden der Markierer eine solche Position des Markiersystems ermittelt. Dies kann durch Ermitteln der Position des Zielpunktes und anschließender Addition Markierer-spezifischer Offsetwerte erfolgen. Auch diese Offsetwerte können vektorwertig sein. Wenigstens einer der Markierer kann eine Tintenstrahldüse, ein mechanischer Farbstoffübertrager, beispielsweise ein Stempel, eine Bearbeitungsspitze, beispielsweise eine steuerbare Nadelspitze, zur punktuellen Bearbeitung des Untergrundes oder dergleichen sein.
Die Bewegung kann passiv erfolgen. Beispielsweise kann der Benutzer des Markiersystems das Markiersystem manuell über den Markierbereich bewegen. Die Bewegung kann eine Wischbewegung sein. Sie kann alternativ oder ergänzend eine von dem Benutzer ausführbare und vorzugsweise für den Benutzer ergonomische Bewegung sein.
Besonders zahlreiche Anwendungsfälle und damit besondere Nutzenvorteile ergeben sich, wenn die Positionsmarkierung an und/oder in einem Gebäude oder einem Gebäudeelement markiert wird, das heißt, wenn die Umgebung ein Gebäude oderein Gebäudeelement ist. Dabei kann unter einem Gebäudeelement auch ein Teilelement, beispielsweise ein Teil einer Wand, verstanden werden. Allgemein eignet sich das Verfahren besonders gut zur Anwendung im Bereich des Hochbaus und/oder des Tiefbaus.
Zeitersparnisse können auch erzielt werden, wenn mehrere Positionsmarkierungen innerhalb des Markierbereichs markiert werden. Dazu kann die Übereinstimmung der Position des Markiersystems gemäß Schritt c im Hinblick auf jede Markierungsposition der jeweiligen Positionsmarkierungen geprüft werden.
Ist - wie eingangs beschrieben und oftmals der Fall - zumindest eine grobe Abschätzung hinsichtlich der Markierungsposition möglich, so kann zunächst das Markiersystem im Rahmen einer initialen Positionierung zu einem Startpunkt innerhalb des Markierbereichs bewegt werden, um den Markierbereich möglichst klein zu halten und damit eine weitere Zeitersparnis zu erzielen.
In den Rahmen der Erfindung fällt des Weiteren ein Markiersystem zum Markieren einer Positionsmarkierung für eine Arbeitsposition auf einen Untergrund, beispielsweise eine Wand, eine Decke, ein Fußboden oder dergleichen, an einer der Positionsmarkierung zugeordneten Markierungsposition, umfassend eine Markiereinheit mit wenigstens einem Markierer, ein Positionsermittlungssystem zur Erfassung einer Position des Markiersystems sowie eine Steuerungseinheit, die eingerichtet ist, wenigstens einmalig mittels der Markiereinheit eine Positionsmarkierung oder zumindest einen Teil der Positionsmarkierung auf den Untergrund zu markieren, falls sich das Markiersystem an der Markierungsposition oder in einem einem vordefinierten oder vordefinierbaren Genauigkeitsmaß entsprechenden Messbereich um die Markierungsposition herum befindet, und keine Markierung zu markieren, wenn sich das Markiersystem außerhalb des Messbereichs befindet.
Insbesondere kann das Markiersystem zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet sein.
Somit fällt in den Rahmen der Erfindung allgemein auch ein Markiersystem zum Markieren einer Positionsmarkierung auf einen Untergrund, beispielsweise eine Wand, eine Decke, ein Fußboden oder dergleichen, an einer der Positionsmarkierung zugeordneten Markierungsposition, umfassend eine Markiereinheit mit wenigstens einem Markierer, ein Positionsermittlungssystem zur Erfassung einer Position des Markiersystems sowie eine Steuerungseinheit, die eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren umzusetzen.
Das Positionsermittlungssystem kann eingerichtet sein, die Position des Markiersystems relativ zu einem unabhängig vom Markiersystem definierbaren oder definierten und/oder ortsfesten Koordinatensystem zu ermitteln.
Das Markiersystem kann eine Speichereinheit zum Speichern wenigstens einer Markierungsposition wenigstens einer Positionsmarkierung aufweisen.
Das Markiersystem kann einen Handgriff aufweisen, um dem Benutzer eine manuelle Bewegung zu erleichtern.
Alternativ oder ergänzend kann das Markiersystem einen Führungsstab und/oder eine Aufnahme für einen Führungsstab aufweisen. Somit lässt sich das Markiersystem nach Art eines Wischmobs oder dergleichen über den Untergrund bewegen. Eine präzise Positionsbestimmung des Markiersystems lässt sich erreichen, wenn das Markiersystem wenigstens einen Distanzsensor, beispielsweise ein Laserdistanzmessgerät, eine Streifenlichtquelle in Verbindung mit einer Streifenlicht-Empfangs- und Auswertungseinheit, einen Laufzeit-Sensor, auch als Time-of-Flight-Sensor bezeichnet, und/oder einen Beschleunigungssensor aufweist. Vorzugsweise kann das Markiersystem wenigstens zwei Distanzsensoren aufweisen. Die wenigstens zwei Distanzsensoren können Distanzen in einem Winkel, insbesondere in einem rechten Winkel, zueinander erfassen. Das oder die Distanzsensoren können selbsttarierend sein. Beispielsweise kann sich wenigstens ein Distanzsensor selbsttätig zur Messung in einer vertikalen Richtung ausrichten. Alternativ oder ergänzend kann sich Beispielsweise kann sich auch wenigstens ein Distanzsensor selbsttätig zur Messung in einer horizontalen Richtung ausrichten.
Alternativ oder ergänzend kann das Markiersystem, insbesondere das Positionsermittlungssystem, wenigstens einen Beschleunigungs-, einen Geschwindigkeits- und/oder einen Weglängensensor aufweisen. Das Markiersystem, insbesondere das Positionsermittlungssystem, kann eine Inter- und/oder Extrapolationseinheit zur Inter- und/oder Extrapolation einer Position des Markiersystems aufweisen. Ein solcher Sensor kann einen Teil der Inter- und/oder Extrapolationseinheit bilden oder eingerichtet sein, wenigstens eines seiner Messergebnisse an die Inter- und/oder Extrapolationseinheit zu übermitteln. Ein solcher Sensor kann optisch arbeiten, beispielsweise mittels einer optischen Abtastung des Untergrunds nach Art einer Laser-basierten Computermaus.
Denkbar ist auch, dass das Markiersystem eingerichtet ist, dem Benutzer eine Augmented-Reality (AR)-Wahrnehmung oder Virtual-Reality (VR)-Wahrnehmung seines Umfelds zu verschaffen. Dazu kann das Markiersystem ein AR-System, beispielsweise eine AR-Brille, oder ein VR- System, beispielsweise eine VR-Brille, aufweisen. Das Markiersystem kann dann eingerichtet sein, mittels des AR-Systems oder des VR-Systems die Positionsmarkierung, insbesondere vor Aufbringen auf die Umgebung, dem Benutzer darzustellen. Hierdurch kann der Benutzer unterstützt werden, das Markiersystem in die Nähe der Markierungsposition zu bringen.
Das Markiersystem, insbesondere das Positionsermittlungssystem, kann ein Tachymeter, insbesondere eine Totalstation, aufweisen und/oder zur Kommunikation mit einem Tachymeter eingerichtet sein. Durch die Verwendung eines Tachymeters lassen sich Positionen mit besonders hoher Präzision einfach ermitteln.
Bei einer Klasse von Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Markiersystem ein motorisiertes Fortbewegungsmittel umfasst oder dass das Markiersystem an dem motorisierten Fortbewegungsmittel anordenbar ist. Das Fortbewegungsmittel kann unbemannt sein. Es kann autonom fortbewegend und/oder fortbewegbar ausgebildet sein. Das Fortbewegungsmittel kann ein Flugobjekt wie beispielsweise eine Drohne und/oder ein Fahrzeug, beispielsweise ein Fahrroboter, sein oder und/oder ein solches aufweisen.
Bevorzugt umfasst das Markiersystem eine Stromquelle. Die Stromquelle kann wiederaufladbar sein; beispielsweise kann es sich bei der Stromquelle um einen wiederaufladbaren Akkumulator, insbesondere einen lithiumbasierten Akkumulator, handeln.
Eine besonders einfache Variante des Verfahrens und damit auch eine besonders einfache Ausführungsform des zur Umsetzung des Verfahrens eingerichteten Markiersystems lässt sich erreichen, wenn eine zu markierende Position auf den Untergrund projiziert wird.
Beispielsweise kann eine zu markierende Höhenlage mittels eines Rotationslasers und/oder eines Linienlasers in Form einer auf den Untergrund projizierten Licht-Linie definiert werden. Das tragbare Markiersystem kann einen optischen Empfänger, vorzugsweise einen Zeilensensor mit mehreren lichtempfindlichen Pixeln, aufweisen.
Dann kann der Benutzer das tragbare Markiersystem im Bereich der projizierten Licht-Linie über den Untergrund bewegen. Dieser Bereich kann den Markierbereich bilden.
Die Position des Markiersystems lässt sich ermitteln, indem überprüft wird, ob der optische Empfänger, insbesondere eines der lichtempfindlichen Pixel, Licht der projizierten Licht-Linie detektiert. Vorzugsweise kann dazu das Licht der Licht-Linie durch den Rotations- und/oder Linienlaser codiert, beispielsweise amplitudenmoduliert oder getaktet, sein. Die Position lässt sich somit als Relativposition des optischen Empfängers beziehungsweise des betreffenden Pixels relativ zur Licht-Linie, gegebenenfalls um einen Offset-Wert korrigiert, ermitteln.
Dem optischen Empfänger kann ein Markierer und insbesondere im Falle mehrerer Pixel können einem oder mehreren der Pixel jeweils ein geeignet positionierter Markierer zugeordnet sein, der angesteuert wird, sobald der optische Empfänger beziehungsweise das jeweilige Pixel Licht der Licht-Linie detektiert. Darüber hinaus kann der optische Empfänger Pixel, insbesondere außermittig, aufweisen, denen kein Markierer zugeordnet ist. Wird von einem dieser Pixel Licht der Licht-Linie detektiert, so bedeutet dies, dass das Markiersystem zu weit beziehungsweise oder unterhalb der Licht-Linie gehalten wird. Dementsprechend können auf einer Anzeigeeinheit dem Benutzer entsprechende Richtungspfeile als Positionsinformationen beziehungsweise als Hinweis darauf, in welche Richtung das Markiersystem bewegt werden sollte, angezeigt werden.
Somit kann das Markiersystem eingerichtet sein, eine auf die Umgebung projizierte Lichtgeometrie, beispielsweise eine Linie, einen Punkt und/oder einen Kreis, auf die Umgebung aufzubringen. Das Markiersystem kann somit insbesondere eingerichtet sein, die Lichtgeometrie, beispielsweise mittels Tinte oder Druckfarbe, auf der Umgebung nachzuzeichnen.
Um eine möglichst präzise Reproduktion der Lichtgeometrie zu erreichen, kann das Markiersystem eingerichtet sein, wenigstens einen Einfallswinkel der Lichtgeometrie zu bestimmen. Insbesondere kann der optische Empfänger eingerichtet sein, zu jedem Pixel des optischen Empfängers einen Einfallswinkel für ein auf das jeweilige Pixel auftreffendes Licht zu bestimmen.
Bevorzugt kann dann das Markiersystem eingerichtet sein, einen Markierer unter Berücksichtigung des sich aus dem jeweiligen Einfallswinkel rechnerisch ergebenden Versatzes zwischen dem ursprünglichen Auftreffpunkt, d. h. ohne Anwesenheit des Markiersystems, eines Lichtpunkts der Lichtgeometrie auf dem zu markierenden Untergrund und dem tatsächlichen Auftreffpunkt, d. h. bei Anwesenheit des Markiersystems, des Lichtpunkts auf dem optischen Empfänger auszuwählen. Alternativ oder ergänzend kann der optische Empfänger dicht über dem zu markierenden Untergrund angeordnet sein. Der optische Empfänger, insbesondere wenigstens eines seiner Pixel, vorzugsweise alle Pixel, kann beziehungsweise können, insbesondere mit seiner beziehungsweise ihrer lichtempfindlichen Oberfläche, weniger als 5 cm, insbesondere weniger als 1 cm, ganz besonders bevorzugt weniger als 5 mm, beispielsweise weniger als 3 mm, vom zu markierenden Untergrund angeordnet und / oder anordenbar sein. Dementsprechend kann eine Höhe des Markiersystems im Bereich des optischen Empfängers weniger als 5 cm, insbesondere weniger als 1 cm, ganz besonders bevorzugt weniger als 5 mm, beispielsweise weniger als 3 mm, betragen. Auch diese Maßnahmen können eine besonders präzise Reproduktion der Lichtgeometrie, insbesondere eine besonders genau lokalisierte Reproduktion der Lichtgeometrie, ermöglichen.
Das Markiersystem kann zudem in mehreren Betriebsmodi betreibbar sein. Ein Betriebsmodus kann dabei einer Einrichtung des Markiersystems entsprechen, durch die das Markiersystem zur Umsetzung einer jeweiligen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a und 1b schematische Darstellungen eines in zwei Betriebsmodi betreibbaren Markiersystems und dessen Nutzung durch einen Benutzer;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Markiersystems von schräg oben;
Fig. 3 eine Draufsicht auf das Markiersystem gemäß Fig. 2 sowie
Fig. 4 eine Schnittansicht des Markiersystems gemäß Fig. 2.
Zur Erleichterung des Verständnisses sind in den unterschiedlichen Figuren der Zeichnung sowie in der nachfolgenden Figurenbeschreibung soweit möglich gleichen oder sich zumindest funktional entsprechenden Elementen jeweils dieselben Bezugszeichen zugeordnet.
Fig. 1a zeigt einen Benutzer 10, der ein tragbares Markiersystem 12 benutzt. Das Markiersystem 12 wird in der in Fig. 1a dargestellten Situation in einem ersten Betriebsmodus betrieben, in dem das Markiersystem 12 eine auf eine Umgebung 14, hier eine Wand, projizierte Licht-Linie 16 nachzeichnet. Die Umgebung 14, d. h. die Wand, bildet ein Gebäudeelement und somit einen Teil eines Gebäudes.
Um die Licht-Linie 16 von einer vom Markiersystem 12 wie nachfolgend beschrieben erzeugten Positionsmarkierung 18 zu unterscheiden, ist die Licht-Linie 16 in Fig. 1a gestrichelt dargestellt.
Die Licht-Linie 16 wird durch einen Rotationslaser 20 erzeugt. Der Rotationslaser 20 ist eingerichtet, die Licht-Linie 16 horizontal auf einer sich beispielsweise aus einem Bauplan ergebenden gewünschten Höhe auf die Umgebung 14 zu projizieren. Entsprechend der Licht- Linie 16 soll nunmehr der Verlauf der Licht-Linie 16 als Positionsmarkierung 18, insbesondere dauerhaft, auf der Umgebung 14 markiert werden. Beispielsweise kann dann die Positionsmarkierung 18 als Markierung für einen späteren Verlauf einer Schnittlinie eines Durchbruchs durch die Umgebung 14, also durch die Wand, bzw. als Markierung einer Arbeitsposition, entlang der ein Schnitt auszuführen ist, vorgesehen sein. Ein vom Markiersystem 12 unabhängiges, ortsfestes, zumindest eindimensionales Koordinatensystem ergibt sich somit in diesem Betriebsmodus jeweils durch die durch die Licht-Linie 16 definierte Höhe als Referenz und einer Vertikallinie als Koordinatenachse.
Um die Positionsmarkierung 18 zu markieren, bewegt der Benutzer 10 das Markiersystem 12 derart beispielsweise von einem seitlichen Ende der Umgebung 14 zu einem gegenüberliegenden seitlichen Ende, dass die Licht-Linie 16 auf einen optischen Empfänger des Markiersystems 12 fällt. Der optische Empfänger weist eine gewisse, insbesondere in der Lage des Markiersystems 12 gemäß Fig. 1a vertikale, Ausdehnung aus, sodass der Benutzer 10 das Markiersystem 12 lediglich annähernd horizontal entlang der Licht-Linie 16 bewegen braucht. Insbesondere kann der Benutzer 10 das Markiersystem 12 in einem sich in etwa aus der Größe des optischen Empfängers ergebenden Markierbereich ober- und unterhalb sowie entlang der Licht-Linie 16 bewegen.
Das Markiersystem 12 weist auf einer dem Untergrund 14 zugewandten Seite eine Markiereinheit mit mehreren Markierern auf. Je nach Pixel, durch das Licht der Licht-Linie 16 detektiert wird, steuert eine Steuereinheit des Markiersystems 12 gegebenenfalls einen dem Pixel zugeordneten Markierer der Markiereinheit an und strahlt dadurch an einer dem jeweiligen Pixel geeignet entsprechenden Position Tinte auf die Umgebung 14, sodass im Laufe der Zeit auf der Umgebung 14 die Positionsmarkierung 18 aufgebracht wird. Im Falle, dass dem jeweiligen Pixel kein Markierer zugeordnet ist, wird auf einer Anzeigeeinheit des Markiersystems 12 eine Positionsinformation in Form von Richtungspfeilen dargestellt.
Fig. 1b zeigt den Benutzer 10 bei einer Benutzung des tragbaren Markiersystems 12 in einem zweiten Betriebsmodus. In diesem zweiten Betriebsmodus werden in einer Speichereinheit des Markiersystems 12 einschließlich ihrer Markierungspositionen gespeicherte Positionsmarkierungen 18 eines Bauplans direkt auf einem Untergrund 14, hier ein Fußboden, markiert. Auch diese Umgebung 14, d. h. der Fußboden, bildet ein Gebäudeelement und somit einen Teil eines Gebäudes. Von den zu markierenden Positionsmarkierungen 18 sind zum in Fig. 1 b dargestellten Zeitpunkt bereits mehrere Positionsmarkierungen 18 markiert.
Die Positionsmarkierungen 18, die in Fig. 1 b schematisch als Kreuze dargestellt sind und von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich eine Positionsmarkierung 18 mit einem Bezugszeichen markiert ist, können beispielsweise Markierungen von Arbeitspositionen darstellen, an denen beispielsweise Bohrungen oder dergleichen auszuführen sind.
Im Unterschied zur vorangehend in Bezug auf Fig. 1a geschilderten Verfahrensvariante wird bei der in Fig. 1 b dargestellten Variante das Markiersystem 12 durch eine motorisierte Totalstation 22 bei der Positionsermittlung durch ein Positionsermittlungssystem des Markiersystems 12 unterstützt. Dazu ist das Markiersystem 12, insbesondere dessen Positionsermittlungssystem, eingerichtet, mit der Totalstation 22 bidirektional zu kommunizieren. Die Totalstation 22 verfolgt laufend das Markiersystem 12, ermittelt dessen Position relativ zu einem vordefinierten, ortsfesten Koordinatensystem relativ zum Untergrund 14 und überträgt die ermittelte Position, insbesondere entsprechende Koordinaten, an das Markiersystem 12. Dazu detektiert das Markiersystem 12 mittels seines optischen Empfängers ob und gegebenenfalls auf welches Pixel des optischen Empfängers ein Messstrahl 24 der Totalstation 22 fällt und kommuniziert dies wiederum laufend an die Totalstation 22.
Der Benutzer 10 bewegt das Markiersystem 12 mit Hilfe eines Führungsstabs 26 innerhalb eines Markierbereichs 28, in dem er noch zu markierende Positionsmarkierungen 18 erwartet. Der Führungsstab 26 ermöglicht eine manuelle Wischbewegung und damit für den Benutzer 10 eine besonders ergonomische durchführbare und zudem rasche Bewegung des Markiersystems 12.
Zusammenfassend zeigen Fig. 1a und Fig. 1 b jeweils Varianten eines Verfahrens zum Aufbringen einer Positionsmarkierung 18 für eine Arbeitsposition auf einen Untergrund 14, hier eine Wand beziehungsweise ein Fußboden, an einer ihr zugeordneten Markierungsposition, umfassend die Schritte: a. Unsystematisches oder systematisches Bewegen des tragbaren Markiersystems 12 über einen Markierbereich 28 (gemäß Fig. 1 b) des Untergrunds 14; b. Regelmäßiges Ermitteln wenigstens einer Position des Markiersystems 12; c. Markieren an der ermittelten Position des Markiersystems 12, sofern die ermittelte Position mit der Markierungsposition zumindest bis auf ein vordefiniertes Genauigkeitsmaß mit der Markierungsposition übereinstimmt.
Das vordefinierte Genauigkeitsmaß ergibt sich dabei insbesondere durch den Abstand der einzelnen Pixel des optischen Empfängers zueinander sowie der Genauigkeit, mit der aus den ermittelten Positionen der Pixel Positionen der jeweils zugeordneten Markierer ermittelt werden können.
Das hierzu beschriebene tragbare Markiersystem 12 zum Markieren der jeweiligen Positionsmarkierungen 18 auf dem jeweiligen Untergrund 14 an den den Positionsmarkierungen 18 zugeordneten Markierungspositionen, also entlang der Licht-Linie 16 gemäß Fig. 1a beziehungsweise gespeicherten Markierungspositionen, umfasst somit zusammenfassend eine Markiereinheit mit mehreren Markierern, ein Positionsermittlungssystem zur Erfassung einer Position des Markiersystems 12 sowie eine Steuerungseinheit, die eingerichtet ist, wenigstens einmalig mittels der Markiereinheit jeweils eine der Positionsmarkierungen 18 oder zumindest einen Teil der jeweiligen Positionsmarkierung 18 auf dem Untergrund 14 zu markieren, falls sich das Markiersystem 12 an der Markierungsposition oder in einem dem vordefinierten Genauigkeitsmaß entsprechenden Messbereich um die jeweilige Markierungsposition herum befindet, und keine Markierung zu markieren, wenn sich das Markiersystem 12 außerhalb des Messbereichs befindet.
Anhand der folgenden Figuren wird nun der Aufbau des Markiersystems 12 näher erläutert.
Fig. 2 zeigt dazu eine perspektivische Darstellung des Markiersystems 12.
Das Markiersystem 12 weist eine Bedieneinheit 30 mit einer Anzeigeeinheit 32 auf. Mittels der Bedieneinheit 30 lässt sich das Markiersystem 12 in die verschiedenen Betriebsmodi versetzen. Das Markiersystem 12 ist ferner eingerichtet, auf der Anzeigeeinheit 32 Zustandsinformationen über das Markiersystem 12, beispielsweise einen Füllstand eines Tintenvorrats oder einen Ladezustand eines Akkumulators, darzustellen. Sie ist ferner wie vorangehend beschrieben eingerichtet, auf der Anzeigeeinheit 32 Positionsinformationen, beispielsweise Hinweise an den Benutzer 10 (Fig. 1) in Form von Richtungspfeilen, in welche Richtung das Markiersystem 12 vorzugsweise zu bewegen ist, darzustellen.
In die Bedieneinheit 30 sind die Steuereinheit und das Positionsermittlungssystem integriert. Diese sind durch eine elektronische Schaltung mit einer Mikroprozessoreinheit, einer Speichereinheit, in der entsprechende Programmcodes ausführbar abgelegt sind, einer Kommunikationsschnittstelle sowie mit weiteren entsprechend erforderlichen elektronischen Komponenten ausgebildet.
Des Weiteren weist das Markiersystem 12 einen Handgriff 34 auf. Der Handgriff 34 ist abnehmbar am Markiersystem 12 angeordnet und kann gegen eine Aufnahme für den Führungsstab 26 (siehe Fig. 1 b) ausgewechselt werden, mit der der Führungsstab 26 am Markiersystem 12 befestigt werden kann.
Zu erkennen ist ferner ein optischer Empfänger 36. Der optische Empfänger 36 weist eine zeilenförmige Form auf. Er ist als Zeilensensor ausgebildet. Er erstreckt sich zumindest im Wesentlichen über die gesamte Breite des Markiersystems 12.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf das Markiersystem 12. Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht auf das tragbare Markiersystem 12 gemäß der Schnittlinie IV-IV aus Fig. 3.
Insbesondere anhand von Fig. 4 ist eine Markiereinheit 38 zu erkennen. Die Markiereinheit 38 ist auf einer Unterseite des Markiersystems 12 angeordnet, während sich der optische Empfänger 36 auf einer Oberseite des Markiersystems 12 befindet.
Die Markiereinheit 38 ist insbesondere mittig unterhalb des optischen Empfängers 36 angeordnet. Die Markiereinheit 38 weist 24 Markierer auf. Die Markierer sind als nebeneinander angeordnete und gleichmäßig über die Länge der Markiereinheit 38 hinweg verteilte Tintenstrahldüsen ausgebildet.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Aufbringen einer Positionsmarkierung (18) für eine Arbeitsposition auf einen Untergrund (14), beispielsweise eine Wand, eine Decke, ein Fußboden oder dergleichen, an einer ihr zugeordneten Markierungsposition, umfassend die Schritte: a. Unsystematisches oder systematisches Bewegen eines tragbaren Markiersystems (12) über einen Markierbereich (28) des Untergrunds (14); b. Ermitteln, vorzugsweise regelmäßiges Ermitteln, wenigstens einer Position des Markiersystems (12); c. Markieren an der ermittelten Position des Markiersystems (12), sofern die ermittelte Position mit der Markierungsposition übereinstimmt oder zumindest bis auf ein vordefiniertes oder vordefinierbares Genauigkeitsmaß mit der Markierungsposition übereinstimmt.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein ortsfestes Koordinatensystem relativ zum Untergrund (14) festgelegt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lage des Markiersystems (12) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Positionen und/oder ein Positionsbereich des Markiersystems (12) parallel ermittelt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Markieren an der ermittelten Position eine Markiereinheit (38) mit wenigstens zwei Markierern, vorzugsweise wenigstens 24 Markierern, verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Benutzer (10) das Markiersystem (12) manuell gemäß Schritt b über den Markierbereich (28) bewegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsmarkierung (18) an und/oder in einem Gebäude oder einem Gebäudeelement markiert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Positionsmarkierungen (18) innerhalb des Markierbereichs (28) markiert werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das Markiersystem (12) im Rahmen einer initialen Positionierung zu einem Startpunkt innerhalb des Markierbereichs (28) bewegt wird.
10. Tragbares Markiersystem (12) zum Markieren einer Positionsmarkierung (18) auf einen Untergrund (14), beispielsweise eine Wand, eine Decke, ein Fußboden oder dergleichen, an einer der Positionsmarkierung (18) zugeordneten Markierungsposition, umfassend
- eine Markiereinheit (38) mit wenigstens einem Markierer;
- ein Positionsermittlungssystem zur Erfassung einer Position des Markiersystems (12) sowie
- eine Steuerungseinheit, die eingerichtet ist, wenigstens einmalig mittels der Markiereinheit (38) eine Positionsmarkierung (18) oder zumindest einen Teil der Positionsmarkierung (18) auf dem Untergrund (14) zu markieren, falls sich das Markiersystem (12) an der Markierungsposition oder in einem einem vordefinierten oder vordefinierbaren Genauigkeitsmaß entsprechenden Messbereich um die Markierungsposition herum befindet, und keine Markierung zu markieren, wenn sich das Markiersystem (12) außerhalb des Messbereichs befindet.
11. Markiersystem nach einem der Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Markiersystem (12) einen Handgriff (34) aufweist.
12. Markiersystem nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Markiersystem (12) einen Führungsstab (26) und/oder eine Aufnahme für einen Führungsstab (26) aufweist.
13. Markiersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Markiersystem (12) wenigstens einen Distanzsensor, beispielsweise ein Laserdistanzmessgerät, eine Streifenlichtquelle in Verbindung mit einer Streifenlicht-Empfangs- und Auswertungseinheit, einen Laufzeit-Sensor und/oder einen Beschleunigungssensor aufweist.
14. Markiersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Markiersystem (12) ein Tachymeter, insbesondere eine Totalstation (22), aufweist und/oder zur Kommunikation mit einem Tachymeter eingerichtet ist.
15. Markiersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Markiersystem (12) ein motorisiertes Fortbewegungsmittel umfasst oder dass das Markiersystem (12) an dem motorisierten Fortbewegungsmittel anordenbar ist.
16. Markiersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Markiersystem eingerichtet ist, eine auf die Umgebung projizierte Lichtgeometrie, beispielsweise eine Linie, einen Punkt und/oder einen Kreis, auf die Umgebung aufzubringen.
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