SE525934C2

SE525934C2 - Compass direction visualization device for e.g. marking forest borders, includes laser unit which can be rotated during calibration

Info

Publication number: SE525934C2
Application number: SE0300305A
Authority: SE
Inventors: Mats Balte; Andreas Mueller
Original assignee: Silva Sweden Ab
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2005-05-31
Also published as: SE0300305L; SE0300305D0

Abstract

The laser unit can be rotated about an axis extending substantial parallel to the laser beam during calibration. The visualization device includes a compass and a laser unit for shining a laser beam onto a target located on a compass bearing.

Description

30 525 934 g 2 i 2 I '.° '.".."'..'.2.. z 'gz Vidare är en industriellt användbar laserriktningsmätare känd genom US 6,332,276 vilken används för att noggrant inrikta arbetsstycken i tillverkningsindu- stri. Mätaren utgörs av noggranna monteringsdon som är graderade för horisontell och vertikal vinkel varvid mätaren är anordnad att ﬁxeras i ett referensläge för att sedan inte rubbas ur detta läge. Mätaren är inte försett med något sikte för syft- ning och är således inte avsett att användas fältmässigt. ingen av dessa kända anordningar är anpassad eller avsedd för att fält- mässigt veriﬁera en linje genom ett syftningsförfarande under användning av en för ändamålet anpassad magnetkompass. 525 934 g 2 in 2 I '. °'. ".." '..'. 2 .. z 'gz Furthermore, an industrially useful laser direction meter is known from US 6,332,276 which is used to accurately align workpieces in the manufacturing industry. The meter consists of accurate mounting devices which are graded for horizontal and vertical angles, the meter being arranged to be axed in a reference position so as not to be disturbed from this position. The meter is not equipped with a sight for aiming and is thus not intended for use in the field. None of these known devices is adapted or intended to field a line by a aiming procedure using a magnetic compass adapted for the purpose.

Uppﬁnningens syfte Syftet med föreliggande uppﬁnning är att på ett enkelt och mycket exakt sätt fältmässigt åstadkomma en anordning och ett förfarande för att med en sådan anordning veriﬁera eller skapa raka linjer i naturen.AIM OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide in a simple and very precise manner in the field a device and a method for using such a device to verify or create straight lines in nature.

Syftet är vidare att åstadkomma en sådan anordning vilken grundar sig på en magnetkompass i kombination med en laserenhet.The object is further to provide such a device which is based on a magnetic compass in combination with a laser unit.

Sammanfattning av uppﬁnningen Genom föreliggande uppfinning såsom denna framstår i de oberoende pa- tentkraven, uppfylls ovan angivna syfte. Lämpliga utföringsformer av uppﬁnningen anges i de beroende patentkraven.Summary of the Invention By the present invention as set forth in the independent claims, the above object is fulfilled. Suitable embodiments of the invention are set out in the dependent claims.

Anordningen enligt föreliggande uppﬁnning utgör ett mycket noggrant och dessutom kostnadseffektivt instrument för att på ett enkelt och snabbt sätt veriﬁera linjer så som att gå upp gränser och återfinna gamla igenväxta rågångar, omkull- välta eller överväxta gränsstenar etc.The device according to the present invention constitutes a very accurate and also cost-effective instrument for in a simple and fast way verifying your lines such as going up boundaries and finding old overgrown raw passages, overturned or overgrown boundary stones etc.

Anordningen enligt uppﬁnningen innefattar en syftkompass kombinerad med en i kompassen integrerad laserenhet vars laserstråle noggrant kan kalibre- ras i horisontalplanet i kompassen.The device according to the invention comprises a aiming compass combined with a laser unit integrated in the compass, the laser beam of which can be accurately calibrated in the horizontal plane of the compass.

Förfarandet för användning av anordningen innefattar dessutom en manu- ellt buren reﬂexenhet, företrädesvis anordnad med en cirkelformad inriktningsyta.The method of using the device further comprises a manually carried rig unit, preferably provided with a circular alignment surface.

Anordningen är dessutom försedd med fästorgan för att kunna monteras på ett stativ försett med ett monteringshuvud kalibrerbart till plant läge i horisontal- planet med låsbar vridningsmöjlighet i horisontalplanet för inställning av riktning samt rörlig i vertikalplanet endera manuellt eller via radiostyrning. För att rikta in 20 25 30 525 934 a o I o on O o Q c n n a o Q ao nu kompassen i linjens riktning tas kompasskursen ut från en karta på konventionellt sätt.The device is also provided with fastening means for mounting on a stand provided with a mounting head calibrable to a flat position in the horizontal plane with lockable rotation in the horizontal plane for setting direction and movable in the vertical plane either manually or via radio control. In order to align the compass in the direction of the line, the compass heading is taken out of a map in a conventional manner.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av utföringsex- empel med hänvisning tili de bifogade ritningarna där, ﬁgur 1a visar en anordning enligt uppﬁnningen i form av en magnetkompass i kombination med en laser, ﬁgur 1b visar en bild genom kompassens sikte, ﬁgur 2 visar en uppmätning av en kompassriktning från en fastlghetskarta med inritade gränser, ﬁgur 3 visar en användning av anordningen enligt uppﬁnningen.Brief Description of the Drawings The invention will now be described in more detail by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1a shows a device according to the invention in the form of a magnetic compass in combination with a laser, Figure 1b shows an image through the compass sight Figure 2 shows a measurement of a compass direction from a property map with drawn boundaries, Figure 3 shows a use of the device according to the invention.

Beskrivning av uppﬁnningen Figur 1a visar en magnetkompass 1 försedd med ett vätskefyllt kompass- hus 3 med en kompassros 5. Kompassen är inbyggd i ett rektangulärt kompass- hölje 7 av icke magnetiskt material, exv. omagnetisk metall, vilkets motstående långsidor 9, 11 är parallella och utformade med plana ytor för att möjliggöra an- liggning mot en annan plan yta. Kompasshöljets ena kortsida är försedd med ett sikte 13 genom vilket kompassens gradmarkering, dvs. kompassriktningen kan observeras. Kompassen är vidare försedd med ett monteringsdon 15 för monte- ring på ett stativ, exv. en tripod. Kompasshöljets andra kortsida är i axiell linje med siktet 13 försedd med en laserenhet 17 för bildande av en laserpunkt skapad av en laserstråle. Laserenheten 17 är vridbart monterad i ett pekarhus 19 i magnet- kompassen varvid kalibrering av laserenhetens riktning görs genom att denna vrids kring en axel i huvudsak parallell med laserstrålen och i förhållande till mag- netkompassen. Kalibreringen är i första hand tänkt att utföras i fabrik vid tillverk- ningen och därefter låsas, men inom ramen för uppﬁnningen kan kalibreringen även utföras i ett senare skede av användaren. Laserenheten är i grunden försedd med en viss riktningsawikelse om O,5-3,5° motsvarande 2-12 cm på 2 m i förhål- lande till den omgärdande kroppen, laserhuset 22, som laserdioden är monterad i.Description of the invention Figure 1a shows a magnetic compass 1 provided with a liquid-filled compass housing 3 with a compass rose 5. The compass is built into a rectangular compass housing 7 of non-magnetic material, e.g. non-magnetic metal, the opposite long sides 9, 11 of which are parallel and designed with flat surfaces to enable abutment against another flat surface. One short side of the compass housing is provided with a sight 13 through which the degree marking of the compass, ie. the compass direction can be observed. The compass is further provided with a mounting device 15 for mounting on a stand, e.g. a tripod. The second short side of the compass housing is axially aligned with the sight 13 provided with a laser unit 17 for forming a laser point created by a laser beam. The laser unit 17 is rotatably mounted in a pointer housing 19 in the magnetic compass, calibration of the direction of the laser unit being done by rotating it about an axis substantially parallel to the laser beam and in relation to the magnetic compass. The calibration is primarily intended to be performed in the factory during manufacture and then locked, but within the framework of the invention, the calibration can also be performed at a later stage by the user. The laser unit is basically provided with a certain directional deviation of 0.5-3.5 ° corresponding to 2-12 cm of 2 m in relation to the surrounding body, the laser housing 22, in which the laser diode is mounted.

Härvid kan kalibrering av densamma ske på ett enkelt sätt. Kalibreringen sker ge- nom rotation av den cylindriska laserenheten inuti kompassens instrumentkropp till dess Iaserpunkten sammanfaller med en i instrumentets sikte 13 belägen vertikal 20 30 525 934 4 syftlinje. Vridningen görs med hjälp av ett (ej visat) verktyg som sätts in i för verk- tyget motsvarande spår i laserenheten. Laserpunkten kommer härvid att ha en viss vertikal awikelse från en horisontallinje i siktet, trots att punkten har kalibre- rats till att sammanfalla med vertikallinjen. Denna ”inbyggda” vertikala avvikelse underlättar för användaren till att se laserpunkten ovanförkompasskalan vid prak- tiskt användande av instrumentet. För ﬁxering av laserenheten i pekarhuset efter kalibrering är i huset anordnat två diametralt motsatta stoppskruvar 21. Vidare är kompasshöljet försett med ett batterifack 23 för batterier till laserenhetens 17 strömförsörjning vilket fack är täckt av ett batterilock 25. Även en strömbrytare 27 är anordnad i anslutning till strömförsörjningen. Som även framgår av ﬁgur 1a är både batterilocket 25 på den ena långsidan 11 och strömbrytaren 27 på den andra långsidan 9 försänkta i var sin nedsänkning 28 i respektive långsida för att inte hindra anliggning av långsidornas ytor mot någon annan styrande yta vid exv. pa- rallellinjeveriﬁering.In this case, calibration of the same can take place in a simple manner. The calibration takes place by rotation of the cylindrical laser unit inside the instrument body of the compass until the laser point coincides with a vertical line of sight located in the sight 13 of the instrument 13 525 934 4. The rotation is done with the help of a tool (not shown) which is inserted into the groove corresponding to the tool in the laser unit. The laser point will in this case have a certain vertical deviation from a horizontal line in the sight, even though the point has been calibrated to coincide with the vertical line. This “built-in” vertical deviation makes it easier for the user to see the laser point above the compass scale when using the instrument in practice. For mounting the laser unit in the pointer housing after calibration, two diametrically opposite stop screws 21 are arranged in the housing. the power supply. As also shown in Figure 1a, both the battery cover 25 on one long side 11 and the switch 27 on the other long side 9 are recessed in their respective immersions 28 in the respective long side so as not to prevent abutment of the long sides' surfaces against any other guiding surface at e.g. parallel line alignment.

Figur 1b visar en bild så som den ter sig genom siktet 13. En vertikal syftlin- je 18 liksom en kompassgradering 20 framträderi siktet 13. Figuren visar även la- serpunkten LP vilken sammanfaller med en tänkt förlängning uppåt av den vertika- la syftlinjen 18 varvid laserenheten 17 således är korrekt kalibrerad. Dessutom framträder ett mål T ovanför siktet, här i form av en person med en reflekterande anordning 48, exv. en reflexväst.Figure 1b shows an image as it appears through the screen 13. A vertical line of sight 18 as well as a compass gradient 20 appears in the screen 13. The figure also shows the laser point LP which coincides with an imaginary extension upwards of the vertical line of aim 18 whereby the laser unit 17 is thus correctly calibrated. In addition, a target T appears above the sight, here in the form of a person with a reflecting device 48, e.g. a reflective vest.

Figur 2 visar ett nödvändigt komplement vid en gränslinjeveriﬁering, näm- ligen en fastighetskarta 31 med ett skifte 33 inritat genom att skiftets gränslinjer 35a, 35b, 35c, 35d har markerats på kartan. Behjälpligt är även en gradskiva 37 eller konventionell linjekompass, för bestämning av kompassriktningen R för linjen 35b som skall veriﬁeras. l figuren har kompassriktningen uppmätts till 355°. Kartan är naturligtvis försedd med longitud- och latitudlinjer vilket i figuren endast indike- rats med ett kors 32.Figure 2 shows a necessary complement in a boundary line variation, namely a property map 31 with a parcel 33 drawn by the boundary lines 35a, 35b, 35c, 35d of the parcel having been marked on the map. Also helpful is a protractor 37 or conventional line compass, for determining the compass direction R for the line 35b to be verified. In the figure, the compass direction has been measured at 355 °. The map is of course provided with longitude and latitude lines, which in the figure is only indicated by a cross 32.

Figur 3 visar ett fältbruk där kompassen 1 riktas in mot kompassriktningen 355° vilket sker genom syftning genom siktet 13 endera med kompassen monte- rad på ett med ett monteringshuvud 40 försett stativ 42 enligt ﬁguren eller enbart med kompassen handhållen. Kompassrosen utgör härvid en grovinställning me- dan siktet 13 används för att uppnå hög noggrannhet. Kompassens laserenhet 17 avger nu en laserstråle 44 i riktningen 355° varvid en laserpunkt LP produceras på det första mål T som bryter strålen. Om kompassen 1 är uppställd mitt över en 20 30 5 E':.:I.'= i* z gränsmarkering 52, vilket kan göras medelst ett lod 50 inriktat mitt över marke- ringen, pekar laserstrålen i en riktning parallell med veriﬁeringslinjen, dvs. den ak- tuella gränslinjen 35b.Figure 3 shows a field use where the compass 1 is directed towards the compass direction 355 °, which is done by aiming through the screen 13 either with the compass mounted on a stand 42 provided with a mounting head 40 according to the ﬁ shape or only with the compass hand-held. The compass rose here constitutes a rough setting while the sight 13 is used to achieve high accuracy. The laser unit 17 of the compass now emits a laser beam 44 in the direction 355 °, whereby a laser point LP is produced on the first target T which refracts the beam. If the compass 1 is positioned in the middle of a boundary marking 52, which can be done by means of a plumb line 50 directed in the middle of the marking, the laser beam points in a direction parallel to the line of verification, i.e. . the current boundary line 35b.

Linjeveriﬁeringsanordningen är främst tänkt att användas av två personer, en kompasskötare A och en medhjälpare B, exv. båda markägarna, där den främ- re personen B använder exv. en reflekterande anordning 48 vilken är utformad med en reﬂekterande och mot övriga delar av omgivningen awikande yta 54, exv. en cirkelyta. Medhjälparen B blir styrd av den bakre personen A som siktar med linjeveriﬁeringsanordningen i gränsriktningen. På så sätt kan den främre personen helt koncentrera sig på att leta efter gränsstenar etc. samtidigt som han/hon går i en perfekt riktning medan den bakre personen koncentrerar sig på att styra den främre personen i riktningen med hjälp av laserpunkten LP på den stora reﬂekte- rande ytan 54 på den reﬂekterande anordningen 48. l ﬁgur 3 går medhjälparen för långt åt höger varför personen A ropar: ”vänster” V. Metoden är enkel. snabb och mycket effektiv. Linjeveriﬁeringsanordningen kan användas även av endast en person som då siktar i gränsriktningen och sedan stegvis rör sig framåt mot den punkt vartåt laserpunkten pekar. Linjeveriﬁeringsanordningen fungerar även vid exv. skjutgränsuttagningar vid jakt, gränsuttagning över öppet vatten, gränsetable- ring för större tomtägare och för andra användare där en noggrann gräns eller linje önskas etablerad. Även om ﬁgur 3 visar ett stativmonterat arrangemang kan an- ordningen med god precision användas handhållen både av en enda person och av två personer som beskrivits ovan.The line transmission device is primarily intended to be used by two people, a compass attendant A and an assistant B, e.g. both landowners, where the front person B uses e.g. a reflecting device 48 which is designed with a reflecting surface 54 and deviating from other parts of the surroundings, e.g. a circular surface. The assistant B is guided by the rear person A who aims with the line alignment device in the boundary direction. In this way, the front person can completely concentrate on looking for boundary stones etc. while walking in a perfect direction while the back person concentrates on guiding the front person in the direction using the laser point LP on the large real surface 54 of the reflecting device 48. In Fig. 3, the helper moves too far to the right, which is why person A shouts: “left” V. The method is simple. fast and very efficient. The line reversing device can also be used by only one person who then aims in the boundary direction and then gradually moves forward towards the point to which the laser point points. The line transmission device also works with e.g. shooting boundary selections when hunting, boundary marking over open water, boundary establishment for larger plot owners and for other users where a precise boundary or line is desired to be established. Even if Figure 3 shows a stand-mounted arrangement, the device can be used with good precision both hand-held by a single person and by two people as described above.

Vid leverans för direkt bruk består innehållet av linjeveriﬁeringsanordningen i form av en precisionssyftkompass kombinerad med en kalibrerad laserenhet som ger en röd laserpunkt i siktets vertikallinje. l tillägg till detta medföljer en gradskiva för att exakt kunna ta ut riktningen för gränsen på fastighets-/bestândskartan samt en reﬂekterande anordning som på ett effektivt sätt reﬂekterar laserpunkten vid gäng av gränserna och möjliggör användning även i dagsljus/solsken.When delivered for direct use, the contents of the line verification device consist in the form of a precision aiming compass combined with a calibrated laser unit that gives a red laser point in the vertical line of the sight. In addition to this, a protractor is included to be able to accurately draw the direction of the boundary on the property / stock map, as well as a reflecting device that effectively reflects the laser point at gangs of boundaries and enables use even in daylight / sunshine.

Linjeveriﬁeringsanordningen är i grunden tänkt att användas handhållen men medger även möjligheten att anbringas på ett omagnetiskt teleskopiskt stativ för erhållande av ökad stabilitet.The line transmission device is basically intended to be used hand-held, but also allows the possibility of being mounted on a non-magnetic telescopic stand for obtaining increased stability.

Funktionen av uppfinningen enligt den beskrivna utföringsformen för att leta upp t.ex. en gränslinje är följande: Bestäm vilken gräns du vill gå ut och ta fram kompassriktningen med hjälp av gradskiva och karta för gränsen. Riktningen bör 20 30 o o O u o o u n oc o o o A o o o o o oo o a o o o o: tas fram åt båda hållen (ut och in). Hänsyn tages till aktuell missvisning. Ofta är inte gränslinjerna för ett skifte parallella utan skiftet smalnar av åt något håll, jfr. ﬁ- gur 2. Ställ dig vid en hörnmarkering 52 (hömsten, femstenarör, råsten etc.) rikta instrumentet i kompassriktnlngen och lys med laserpunkten i ryggen på personen som går iväg. Dirigera honom höger vänster enligt pricken på ryggen. Kontrollera noggrant att riktningen är rätt i grader. Personen går nu troligen på gränsen , han skall nu titta efter märken, spår av gränsstenar etc. Visare (gränsstenar) kan man påträffa med någorlunda jämna intervaller om ca 200 meter. Dessa visare marke- rar både gränsen och dess vidare sträckning. När personen gått iväg med pricken i ryggen en bit och ej hittat något tecken på någon gräns stannar han och man ut- går därifrån för nästa sträcka. Är man osäker om man går rätt kan man stämma av det med att vända sig 180 grader och lysa tillbaka till utgångspunkten och se om den stämmer med Kompassen. Varje gång man stannar kan man markera stoppet i gränsen med en snitsel. Upptäcks en gränsmarkering i bra eller dåligt skick, så markera den och fortsätt framåt. När man går på "gränsen" är det mycket lätt att hitta gamla gränsmarkeringar även om dom har ramlat eller ligger dolda. Är det väldigt tät vegetation får man förﬂytta sig med korta intervaller. Om man skall pas- sera ett vattendrag, kärr eller öppet vatten lyser man över till andra sidan och fångar upp pricken där. Mottagaren ställer sig på andra sidan och han dirigeras tills pricken lyser på hans reﬂexväst. Veriﬂeringsförfarandet fortsätter tills hela gränslinjen är veriﬁerad.The function of the invention according to the described embodiment for finding e.g. a boundary line is as follows: Decide which boundary you want to go out and obtain the compass direction using the protractor and map of the boundary. The direction should be 30 30 o o O u o o o u n oc o o o A o o o o o o o o o o o o o o o o: o be taken in both directions (in and out). Current misconduct is taken into account. Often the boundary lines for a shift are not parallel but the shift narrows in some direction, cf. ﬁ-gur 2. Stand at a corner marking 52 (corner stone, five-stone pipe, raw stone, etc.) point the instrument in the compass direction and light with the laser point in the back of the person leaving. Direct him right left according to the dot on the back. Carefully check that the direction is correct in degrees. The person is now probably walking on the border, he should now look for marks, traces of boundary stones, etc. Points (boundary stones) can be found at fairly even intervals of about 200 meters. These hands mark both the border and its wider route. When the person has walked away with the dot in the back for a while and has not found any sign of any boundary, he stops and you start from there for the next stretch. If you are unsure if you are going right, you can adjust it by turning 180 degrees and shining back to the starting point and see if it matches the Compass. Each time you stop, you can mark the stop at the border with a slice. If a boundary marker is discovered in good or bad condition, mark it and continue forward. When you go to the "border", it is very easy to find old border markings even if they have fallen or are hidden. If the vegetation is very dense, you have to move at short intervals. If you are going to pass a watercourse, marsh or open water, you shine over to the other side and catch the dot there. The receiver stands on the other side and he is directed until the dot lights up on his re-vest. The verification procedure continues until the entire boundary line is verified.

Genom att använda en tripod på vilket instrumentet är monterat kan nog- grannheten ökas ytterligare. Tripoden är härvid försedd med en låsning av instru- mentet i horisontalplanet men med en rörlighet av instrumentet i ett vertikalplan för att på så sätt visa punkten både nära tripoden och längre bort. Med instrumentet monterat på en sådan tripod kan verifieringen göras av bara en person. Genom att ansluta instrumentets vertikalstyrning till en radiostyming kan dessutom personen själv godtyckligt ändra den i horisontalplanet fast inriktade laserpunkten i vertikal- planet. Arbetar två personer på långa linjer, exv. 150-300m används med fördel radiokommunikation dem emellan.By using a tripod on which the instrument is mounted, the accuracy can be further increased. The tripod is hereby provided with a locking of the instrument in the horizontal plane but with a movement of the instrument in a vertical plane in order to show the point both near the tripod and further away. With the instrument mounted on such a tripod, the verification can be done by only one person. By connecting the vertical control of the instrument to a radio control, the person can also arbitrarily change the laser point in the vertical plane fixed in the horizontal plane. Works two people on long lines, e.g. 150-300m is advantageously used radio communication between them.

Claims

20 25 525 934 7 PATENT REQUIREMENTS

Device for optical visualization of a compass direction, for example in line verification or line creation, comprising a magnetic compass (1) provided with an aiming device (13) and a fixedly mounted laser unit (17) which is arranged to emit a laser beam (44) whose laser point (LP) is arranged to be observed towards a target (48) along the aiming line through the aiming device (13), characterized in that the laser unit (17) is provided with a directional deviation relative to the laser housing (22) and that the laser unit (17) is rotatable during calibration. arranged about an axis substantially parallel to the laser beam (44) in the magnetic compass (1) and that the laser point (LP) of the laser unit (17) is arranged to be calibrated to be observed in line with a vertical line of sight (18) in the sight ( 13) by rotating the laser unit (17) relative to the magnetic compass (1).

Device according to Claim 1, characterized in that the magnitude of the directional deviation is 0.5-3.5 °.

Device according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the aiming device (13) of the magnetic compass (1) consists of a screen through which the compass gradation (20) in relation to the vertical aiming line (18) can be observed in line with the laser point ( LP).

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the magnetic compass (1) with its laser unit (17) is mounted in a compass housing of non-magnetic material formed with straight and flat parallel side surfaces (9, 11) for to enable abutment against another flat surface and provided with a mounting device (15) for mounting on a stand (42).