WO2009050057A1 - Markier- und/oder nivelliervorrichtung sowie verfahren - Google Patents

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WO2009050057A1
WO2009050057A1 PCT/EP2008/063366 EP2008063366W WO2009050057A1 WO 2009050057 A1 WO2009050057 A1 WO 2009050057A1 EP 2008063366 W EP2008063366 W EP 2008063366W WO 2009050057 A1 WO2009050057 A1 WO 2009050057A1
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WO
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plane
projection plane
axis
functional unit
distance measuring
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Application number
PCT/EP2008/063366
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heiner Lukas
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/87—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/875—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves for determining attitude
    • 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
    • G01C15/002—Active optical surveying means
    • G01C15/004—Reference lines, planes or sectors

Definitions

  • the invention relates to a marking and / or leveling device according to the preamble of claim 1 and to a method for projecting a, in particular point or line, light beam in different parallel planes onto a projection plane according to the preamble of claim 11.
  • laser spirit levels which, after being horizontally aligned, have a laser line lying in a horizontal plane on the wall Project (projection level). If measurement points are to be marked in two parallel, vertically spaced-apart horizontal planes with known laser spirit levels, the laser spirit level must first be aligned in the vertically spaced-apart horizontal plane in order to project a suitable horizontal laser line onto the projection plane. This procedure is extremely expensive, especially since the distance between the horizontal planes must be accurately applied beforehand.
  • the invention has for its object to propose a simple marking and / or leveling device, with which, without having to adjust the entire device, for example with a tripod, in different positions, generating markings on a projection plane in different parallel planes, preferably Ho - Rizontalebenen, is possible. Furthermore, the object is to propose a method for the simple projection of markings in different parallel planes.
  • the invention is based on the idea of a functional unit which is equipped with a light source, preferably a laser beam source and optionally an optics for projecting a point and / or line-shaped light beam onto a projection plane about a Z-axis and about a perpendicular to Z-axis arranged pivot axis to arrange pivotable.
  • a light source preferably a laser beam source and optionally an optics for projecting a point and / or line-shaped light beam onto a projection plane about a Z-axis and about a perpendicular to Z-axis arranged pivot axis to arrange pivotable.
  • the pivot axis lying in an X / Y plane must first be aligned so that the X / Y plane is perpendicular to the projection plane. In this aligned position, the Z-axis is parallel to the projection plane.
  • the pivot axis For the application in which the projection plane is a vertical plane, the pivot axis, or the X / Y plane in which the pivot axis lies, must first be aligned horizontally, so that the Z axis is parallel to the projection plane, ie vertically, runs.
  • the alignment of the pivot axis can take place, for example, by aligning a housing surface of the functional unit that spans the XY plane with the wall perpendicular to the projection plane, ie horizontally with a vertical projection plane.
  • the marking and / or leveling device in particular on the housing surface spanning the XY plane, is provided with two dragonflies arranged at 90 ° to each other.
  • the functional unit about the Z-axis and perpendicular to this pivot axis relative to a pivot axis parallel to the base unit pivotally arranged is net, which in turn, for example by means of a tripod, perpendicular to the projection plane preferably horizontally aligned is, wherein the Z-axis extends in a, preferably lockable, basic position perpendicular to this base unit.
  • the functional unit also has at least one first distance measuring device with which the distance of a reference point, which is preferably located in a reference plane of the functional unit formed by a housing surface, can be measured to the projection plane.
  • the light source is arranged so that the light beam generated by it is perpendicular to the reference plane.
  • the functional unit is pivoted about the then extending parallel to the projection plane Z-axis.
  • distances from the reference point to the projection plane are measured by the distance measuring device in different pivoting, ie angular positions, preferably continuously. The measured Distances are dependent on the pivoting angle of the functional unit about the Z-axis.
  • the measurement results are passed from the first distance measuring device to an evaluation unit, which may be part of the distance measuring device.
  • the evaluation unit determines the pivot position, ie the pivot angle of the functional unit about the Z axis, in which or in which the reference plane is aligned parallel to the projection plane.
  • the evaluation unit preferably has at least one microprocessor which processes the measured values measured by the at least one distance measuring device. These measurements are stored in intermediate increments required for the desired accuracy.
  • the swivel position of the functional unit is recognized by the evaluation device or by the processor as the swivel position, in which the reference plane is parallel to the projection plane, in which the smallest measurement result is determined by the distance measuring device.
  • the longitudinal axis of the light beam generated by the light source is not only perpendicular to the reference plane, but also perpendicular to the projection plane.
  • This pivoting position can be suitably, visually and / or acoustically marked or signaled, so that an operator can easily find it.
  • the functional unit can be pivoted about the pivot axis lying after the base unit is aligned in an X / Y plane perpendicular to the projection plane, whereby the pivoting light source can be turned into any desired position , parallel planes light spots, ie marking gen, can be generated on the projection plane.
  • the reference plane is tilted.
  • marking and / or leveling device Due to the design of the device according to the concept of the invention, it is not necessary to produce markings in different parallel planes to adjust the entire marking and / or leveling device in the vertical direction, whereby complicated (large) tripods, telescopic and / or clamping rods can be waived.
  • the designed according to the concept of the invention marking and / or leveling device has a large work area by the pivotal arrangement of the light source preferably designed as a laser diode. A cost-intensive, self-leveling pendulum system can be dispensed with with advantage.
  • the electric motor can be connected by the evaluation unit or a control unit connected to it so that the position in which the reference plane is aligned parallel to the projection plane is automatically found.
  • a line-shaped light spot for example for locating fastening points lying in a horizontal plane, is produced on the projection plane.
  • the light source is preferred in particular a laser diode, for this purpose an optical unit, preferably associated with a cylindrical lens.
  • signaling devices for indicating and / or marking this pivotal position are provided in a development of the invention.
  • an a-kusticians signal is generated when swinging this pivot position and that when finding the pivot position, a continuous tone is generated.
  • Analog visual visualization is possible, for example, characterized in that the pivot position is optically displayed on an angle scale, so that the functional unit must be pivoted purely borrowed in this position.
  • the first distance measuring device has first transmitting means for emitting a first measuring signal perpendicular to the reference plane and first receiving means for receiving the measuring signal reflected at the projection plane. It is within the scope of the development that the light source for generating the point and / or line-shaped light beam is part of the first transmission means or forms these.
  • the distance between the fixed relative to the functional unit reference point and the projection plane can be evaluated, for example by a transit time measurement of the signal or by evaluation of interference phenomena.
  • the evaluation unit in a simple, preferred embodiment is designed such that it has a pivoting position of the functional unit about the Z axis as the pivot position detects or determines, in which the reference plane is aligned parallel to the projection plane in which the smallest distance of the reference plane lying preferably in the reference plane is measured to the projection level.
  • At least one second distance measuring device is provided in a further development of the invention in addition to the first distance measuring device.
  • This second distance measuring device has preferred second transmitting means for emitting a second measuring signal perpendicular to the reference plane.
  • the first measurement signal is different from the second measurement signal, for example by selecting a different wavelength or by pulse width modulation of at least one measurement signal.
  • the transmitting means and / or the receiving means of the at least two distance measuring devices are arranged at a distance from one another. It is within the scope of the invention to provide common receiving means for the two distance measuring devices.
  • the evaluation unit is provided with at least two distance measuring devices in such a way that it determines a pivot position as the pivot position, in which the reference plane is aligned parallel to the projection plane, in which all distance measuring devices are aligned. at least approximately the same distances.
  • the evaluation unit thus recognizes in which pivot position the measurement results of the at least two distance measuring devices are at least approximately identical, wherein this pivot position is then preferably characterized by means of signaling means, for example as described above.
  • an arrangement of the distance measuring devices is advantageous, in which these or the first and second transmitting means and / or any first and / or second receiving means (if available - it is the realization of common Receiving means possible) are arranged evenly spaced from the light source.
  • the measurement signal used is light, preferably laser light.
  • the measurement signal used is light, preferably laser light.
  • it is within the scope of the invention Use ultrasonic waves or other suitable measuring signals.
  • the invention can also be produced on a marking and / or leveling method with the light spots in different parallel planes on a projection plane. After aligning the pivot axis such that the pivot axis comes to rest in an X- / Y plane perpendicular to the projection plane, d. H.
  • a function unit having a light source is pivoted about the Z axis perpendicular to the pivot axis relative to the projection plane, the distance of a reference point, preferably located in a reference plane of the functional unit, to the projection plane being measured in different pivot positions; On the basis of these measured values, the swivel position is found and adjusted, in which the reference plane is aligned parallel to the projection plane, or in which the light beam is perpendicular to the projection plane.
  • the functional unit with light source can be pivoted about the pivot axis now running parallel to the projection plane, whereby light spots on the projection plane are generated in different parallel planes.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a marking and / or leveling device
  • FIG. 2 shows a plan view of the marking and / or leveling device according to FIG. 1 in different pivoting positions of a functional unit about a vertical Z-axis
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of a marking and / or leveling device with two distance measuring devices
  • FIG. 4 shows a plan view of the marking and / or leveling device according to FIG. 3 in different views
  • Pivoting positions of a functional unit about a vertical Z-axis Pivoting positions of a functional unit about a vertical Z-axis.
  • the projection plane is a vertical plane.
  • a marking and / or leveling device 1 is shown. This comprises a base plate 2 formed as a base unit, which is arranged on a tripod 3 (dash-dotted line) with a variable-length tripod leg 4.
  • the marking and / or leveling device comprises a functional unit 5.
  • a front housing side 6 The functional unit 5 lies in a reference plane 7.
  • a rectangular to the housing side 6 extending housing upper side 8 spans an X- / Y-plane. In the basic position shown, the housing side 8 is aligned parallel to the base unit 2.
  • On the upper side of the housing 8, two arranged around 90 ° to each other dragonflies 9, 10 are provided by means of which the X- / Y-plane and the upper side of the housing can be brought into a horizontal plane. For this purpose, only the tripod leg 4 has to be length-changed accordingly.
  • the functional unit 5 is associated with a turntable 12, which is pivotable relative to the base unit 2 about a Z-axis arranged perpendicular to the pivot axis 15 in the direction of arrows 13.
  • a support arm 14 extending along the Z-axis is fixed, relative to which the functional unit 5 can be pivoted about the pivot axis 15.
  • the pivot axis 15 is perpendicular to the Z-axis and thus parallel to the plane defined by the X-axis and the Y-axis X- / Y-plane.
  • the functional unit 5 is pivotable both about the Z-axis, as well as about the pivot axis 15.
  • the functional unit 5 has a first distance measuring device 16, comprising first transmitting means 17 and first receiving means 18. With the aid of the first distance measuring device 16, the distance of a reference point arranged in the reference plane 7 to a vertical projection plane 19 shown in FIG - tions of the functional unit 5 can be determined about the Z-axis. Furthermore, the functional unit 5 comprises a light source 20 with which a light beam extending perpendicular to the reference plane 7 can be generated.
  • the functional unit 5 is pivoted about the Z axis, wherein the distances Ei, E 2 , E 3 of the first distance measuring device 16 are in different pivot positions Si, S 2 , S 3 of the functional unit 5 determined around the Z-axis and the corresponding measurement results distances (Ei, E 2 , E 3 ) are fed together with determined via an angle sensor angle information of an evaluation unit, not shown.
  • the pivot position S 2 as the pivot position in which the reference plane 7 is aligned parallel to the projection plane 19, since in the pivot position S 2, the smallest distance E 2 is measured.
  • the light beam generated by the light source 20 is both perpendicular to the projection plane 19, and on the reference plane 7.
  • the evaluation unit is signal-conducting connected to not shown signaling means for displaying or marking the pivot position S 2 .
  • the functional unit 5 can now be pivoted about the horizontally oriented pivot axis 15 shown in FIG. 1, whereby light spots are produced in different, parallel horizontal planes on the projection plane 19.
  • FIGS. 3 and 4 An alternative embodiment is shown in FIGS. 3 and 4. To avoid repetition, only the differences from the exemplary embodiment already described will be discussed below. With regard to the similarities, reference is made to the previous description of the figures and to FIGS. 1 and 2.
  • the marking and / or leveling device 1 according to FIG. 3 comprises a light source 20.
  • the marker has and / or leveling device 1 according to FIG. 3, a second distance measuring device 21 with second transmitting means 22 and second receiving means 23.
  • the transmitting means 17, 22 and the receiving means 18, 23 delimit the corner points of a rectangle 11, wherein the diagonals of the rectangle 11 are cut at their intersection by the light beam generated by the light source 20.
  • the transmitting means 17, 22 and the receiving means 18, 23 are thus spaced apart from each other and spaced apart evenly from the light source 20 and from the light beam generated by it.
  • the evaluation unit (not shown) connected to the two distance measuring devices 16, 21 determines the pivoting position S2 of the functional unit 5 about the Z-axis as the pivotal position in which the reference plane 7 is aligned parallel to the projection plane 19, in both of the distance measuring devices 16, 21 the same distance between two reference points lying in the reference plane 7 to the projection plane 19 is measured.
  • the procedure for determining the pivot position (Si) is shown schematically in FIG. In the pivoting position Si, different distances (Ei 'and Ei) are measured by the two distance measuring devices to the projection plane 19, whereas identical distances E 2' and E 2 are measured in the pivoting plane S2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Markier- und/oder Nivelliervorrichtung mit einer Lichtquelle (20) vorzugsweise einer Laserstrahlquelle, zum Projizieren eines, insbesondere punkt- und/oder linienförmigen, Lichtstrahls, dessen Längsachse senkrecht zu einer Bezugsebene (7) verläuft, auf eine Projektionsebene (19). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorrichtung (1) eine, um eine Schwenkachse (15) sowie um eine senkrecht zur Schwenkachse (15) verlaufende Z-Achse verschwenkbare, die Lichtquelle (20) aufweisende Funktionseinheit (5) aufweist, die mindestens eine erste Entfernungsmesseinrichtung (16) zur Bestimmung von Entfernungen eines Bezugspunktes der Funktionseinheit (5) zu der Projektionsebene (19) in unterschiedlichen Schwenkpositionen beim Verschwenken der Funktionseinheit (5) um die Z-Achse sowie mindestens eine Auswerteeinheit aufweist, mit der die Schwenkposition der Funktionseinheit (5), in der die parallel zur Schwenkachse (15) angeordnete Bezugsebene (7) parallel zur Projektionsebene (19) ausgerichtet ist, auf Basis der mit der ersten Entfernungsmesseinrichtung (16) ermittelten Entfernungen bestimmbar ist.

Description

Beschreibung
Titel
Markier- und/oder Nivelliervorrichtung sowie Verfahren
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Markier- und/oder Nivelliervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Projizieren eines, insbesondere punkt- oder linienförmigen, Lichtstrahls in unterschiedlichen Parallelebenen auf eine Projektionsebene gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Zum Übertragen von Messpunkten auf eine Wand, beispielsweise um Bilder, Regalsysteme oder Wandleuchten im geeigneten Abstand in einer Horizontalebene anzubringen, ist es bekannt, sogenannte Laserwasserwaagen einzusetzen, die, nachdem sie horizontal ausgerichtet wurden, eine in einer Hori- zontalebene liegende Laserlinie auf die Wand (Projektionsebene) projizieren. Sollen mit bekannten Laserwasserwaagen Messpunkte in zwei parallelen, in Hochrichtung beabstande- ten Horizontalebenen, markiert werden, so muss die Laserwasserwaage zunächst in der in Hochrichtung beabstandeten Horizontalebene ausgerichtet werden, um eine geeignete horizontale Laserlinie auf die Projektionsebene zu projizieren. Diese Vorgehensweise ist äußerst aufwendig, zumal zuvor der Abstand zwischen den Horizontalebenen genau aufgetragen werden muss.
Weiterhin ist es bekannt, zum Projizieren von horizontalen Laserlinien auf eine Projektionsebene Nivelliergeräte mit hochwertigen, meist magnetisch gedämpften, Pendelsystemen einzusetzen. Um Abbildungsfehler zu vermeiden, müssen diese Geräte in dem Höhenbereich aufgestellt werden, in dem die horizontale Laserlinie auf die Projektionsebene projiziert werden soll. Insbesondere dann, wenn in unterschiedlichen Höhenbereichen Horizontallinien auf die Projektionsebene projiziert werden sollen, erfordert dies die Verwendung von speziellen Zusatzgeräten wie höhenverstellbaren Stativen oder Teleskopstangen und eine Anordnung der gesamten Vorrichtung in unterschiedlichen Arbeitsbereichen.
Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Markier- und/oder Nivelliervorrichtung vorzuschlagen, mit der, ohne die gesamte Vorrichtung, beispielsweise mit einem Stativ, in unterschiedliche Positionen verstellen zu müssen, das Erzeugen von Markierungen auf einer Projektionsebene in unterschiedlichen Parallelebenen, vorzugsweise Ho- rizontalebenen, möglich ist. Ferner besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren zum einfachen Projizieren von Markierungen in unterschiedlichen Parallelebenen vorzuschlagen.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Markier- und/oder Nivelliervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Zur Vermeidung von Wiederholun- gen sollen rein vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen rein verfahrensgemäß offenbarte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine Funktionseinheit, die mit einer Lichtquelle, vorzugsweise einer Laserstrahlquelle und gegebenenfalls einer Optik zum Proji- zieren eines punkt- und/oder linienförmigen Lichtstrahls auf eine Projektionsebene ausgestattet ist, um eine Z-Achse und um eine senkrecht zur Z-Achse angeordnete Schwenkachse verschwenkbar anzuordnen. Zum Erzeugen von Markierungen in unterschiedlichen Parallelebenen auf einer Projektionsebene muss die in einer X-/Y-Ebene liegende Schwenkachse zunächst so ausgerichtet werden, dass die X-/Y-Ebene senkrecht zur Projektionsebene verläuft. In dieser ausgerichteten Position verläuft die Z-Achse parallel zur Projektionsebene. Für den Anwendungsfall, bei dem die Projektionsebene eine Ver- tikalebene ist, muss die Schwenkachse, bzw. die X-/Y-Ebene in der die Schwenkachse liegt, zunächst horizontal ausgerichtet werden, sodass die Z-Achse parallel zur Projektionsebene, d. h. vertikal, verläuft. Das Ausrichten der Schwenkachse kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ei- ne die X-/Y-Ebene aufspannende Gehäusefläche der Funktionseinheit senkrecht zur Projektionsebene, d. h. bei einer vertikalen Projektionsebene horizontal, ausgerichtet wird. Hierzu ist es vorteilhaft, die Markier- und/oder Nivelliervorrichtung auf einem (kleinen) Stativ mit mindestens einem längenveränderlichen Stativbein anzuordnen. Bevorzugt ist die Markier- und/oder Nivelliervorrichtung, insbesondere auf der die X-/Y-Ebene aufspannenden Gehäuseoberfläche, mit zwei im 90°-Winkel zueinander angeordneten Libellen verse- hen. Besonders komfortabel ist eine Ausführungsform, bei der die Funktionseinheit um die Z-Achse sowie die senkrecht zu dieser verlaufende Schwenkachse relativ zu einer zur Schwenkachse parallelen Basiseinheit verschwenkbar angeord- net ist, welche wiederum, beispielsweise mittels eines Stativs, senkrecht zur Projektionsebene vorzugsweise horizontal, ausrichtbar ist, wobei sich die Z-Achse in einer, vorzugsweise verrastbaren, Grundposition senkrecht zu dieser Basiseinheit erstreckt.
Die Funktionseinheit weist nach dem Konzept der Erfindung weiterhin mindestens eine erste Entfernungsmesseinrichtung auf, mit der die Entfernung eines Bezugspunktes, der vorzugsweise in einer gedachten oder von einer Gehäusefläche gebildeten Bezugsebene der Funktionseinheit liegt, zur Projektionsebene gemessen werden kann. Die Lichtquelle ist dabei so angeordnet, dass der von ihr erzeugte Lichtstrahl senkrecht auf der Bezugsebene steht.
Um Markierungen in unterschiedlichen, parallelen Parallelebenen ohne Abbildungsfehler erzeugen zu können, ist es notwendig, die Bezugsebene, zu der die Schwenkachse parallel verläuft, zur Projektionsebene parallel auszurichten. An dieser Stelle kommt die mindestens eine Entfernungsmess- einrichtung zum Einsatz. Nach dem senkrechten Ausrichten der Schwenkachse zur Projektionsebene, also dem horizontalen Ausrichten der Schwenkachse im Falle einer vertikalen Projektionsebene, wird die Funktionseinheit um die dann parallel zur Projektionsebene verlaufende Z-Achse ver- schwenkt. Dabei werden von der Entfernungsmesseinrichtung in unterschiedlichen Schwenk-, d. h. Winkelpositionen, vorzugsweise kontinuierlich, Entfernungen zwischen dem Bezugspunkt und der Projektionsebene gemessen. Die gemessenen Entfernungen sind dabei abhängig vom Verschwenkwinkel der Funktionseinheit um die Z-Achse. Die Messergebnisse werden von der ersten Entfernungsmesseinrichtung an eine Auswerteeinheit geleitet, die Teil der Entfernungsmesseinrichtung sein kann. Die Auswerteeinheit ermittelt auf Basis der Messergebnisse diejenige Schwenkposition, d. h. den Schwenkwinkel der Funktionseinheit um die Z-Achse, in der bzw. bei dem die Bezugsebene parallel zur Projektionsebene ausgerichtet ist. Die Auswerteeinheit weist hierzu bevor- zugt mindestens einen Mikroprozessor auf, der die von der mindestens einen Entfernungsmesseinrichtung gemessenen Messwerte verarbeitet. Diese Messwerte werden in für die gewünschte Genauigkeit erforderlichen Winkelschritten (zwischen-) gespeichert. Im einfachsten Fall wird von der Aus- Werteeinrichtung, bzw. von dem Prozessor, die Schwenkposition der Funktionseinheit als die Schwenkposition, in der die Bezugsebene parallel zur Projektionsebene ist, erkannt, in der von der Entfernungsmesseinrichtung das kleinste Messergebnis ermittelt wird. In dieser Schwenkposition steht die Längsachse des von der Lichtquelle erzeugten Lichtstrahls nicht nur senkrecht auf der Bezugsebene, sondern auch senkrecht auf der Projektionsebene. Diese Schwenkposition kann geeignet, optisch und/ oder akustisch, gekennzeichnet bzw. signalisiert werden, sodass eine Be- dienperson diese leicht auffinden kann.
Nachdem die Schwenkposition eingestellt wurde, in der die Bezugsebene parallel zur Projektionsebene angeordnet ist, kann die Funktionseinheit um die nach dem Ausrichten der Basiseinheit in einer senkrecht zur Projektionsebene verlaufenden X-/Y-Ebene liegenden Schwenkachse verschwenkt werden, wodurch von der mitverschwenkten Lichtquelle in beliebigen, parallelen Ebenen Lichtflecke, d. h. Markierun- gen, auf der Projektionsebene erzeugt werden können. Bei dem Verschwenken der Funktionseinheit um die Schwenkachse wird die Bezugsebene gekippt.
Durch die Ausbildung der Vorrichtung nach Konzept der Erfindung ist es zum Erzeugen von Markierungen in unterschiedlichen Parallelebenen nicht notwendig, die gesamte Markier- und/oder Nivelliervorrichtung in Hochrichtung zu verstellen, wodurch auf aufwendige (große) Stative, TeIe- skop- und/oder Klemmstangen verzichtet werden kann. Die nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Markier- und/oder Nivelliervorrichtung weist einen großen Arbeitsbereich durch die verschwenkbare Anordnung der vorzugsweise als Laserdiode ausgebildeten Lichtquelle auf. Auf ein kos- tenintensives, selbstnivellierendes Pendelsystem kann mit Vorteil verzichtet werden.
Um eine möglichst komfortabel bedienbare Markier- und/oder Nivelliervorrichtung zu erhalten, ist es denkbar, dass das Verschwenken um die Z-Achse automatisch, beispielsweise mit Hilfe eines Elektromotors, erfolgt. Dabei kann der Elektromotor beispielsweise derart von der Auswerteeinheit bzw. einer mit dieser verbundenen Steuereinheit verbunden werden, dass die Position, in der die Bezugsebene parallel zur Projektionsebene ausgerichtet ist, automatisch aufgefunden wird.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform der Markier- und/oder Nivelliervorrichtung, bei der auf der Pro- j ektionsebene ein linienförmiger Lichtfleck, beispielsweise zum Auffinden von in einer Horizontalebene liegenden Befestigungspunkten erzeugt wird. Bevorzugt ist der Lichtquelle, insbesondere einer Laserdiode, hierzu eine Optikeinheit, vorzugsweise mit einer Zylinderlinse, zugeordnet.
Um ein einfaches Auffinden der Schwenkposition zu ermögli- chen, in der die Bezugsebene parallel zur Projektionsebene ausgerichtet ist, sind in Weiterbildung der Erfindung Sig- nalisierungsmittel zum Anzeigen und/oder Kennzeichnen dieser Schwenkposition vorgesehen. Beispielsweise ist es denkbar, dass beim Überschwenken dieser Schwenkposition ein a- kustisches Signal generiert wird und dass beim Auffinden der Schwenkposition ein Dauerton erzeugt wird. Analog ist eine optische Visualisierung möglich, beispielsweise dadurch, dass die Schwenkposition optisch auf einer Winkelskala angezeigt wird, so dass die Funktionseinheit ledig- lieh in diese Position verschwenkt werden muss.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die erste Entfernungsmesseinrichtung erste Sendemittel zum Aussenden eines ersten Messsignals senkrecht zur Bezugsebe- ne sowie erste Empfangsmittel zum Empfangen des an der Projektionsebene reflektierten Messsignals aufweist. Dabei liegt es im Rahmen der Weiterbildung, dass die Lichtquelle zum Erzeugen des punkt- und/oder linienförmigen Lichtstrahls Bestandteil der ersten Sendemittel ist bzw. diese bildet. Die Entfernung zwischen dem relativ zu der Funktionseinheit festen Bezugspunkt und der Projektionsebene kann dabei beispielsweise durch eine Laufzeitmessung des Signals oder durch Auswertung von Interferenzerscheinungen ausgewertet werden.
Wie eingangs erwähnt, ist die Auswerteeinheit in einer einfachen, bevorzugten Ausführungsform derart ausgebildet, dass sie eine Schwenkposition der Funktionseinheit um die Z-Achse als Schwenkposition erkennt bzw. bestimmt, in der die Bezugsebene parallel zur Projektionsebene ausgerichtet ist, in der die geringste Entfernung des vorzugsweise in der Bezugsebene liegenden Bezugspunktes zur Projektionsebe- ne gemessen wird.
Um eine besonders exakte Bestimmung der Schwenkposition zu ermöglichen, in der die Bezugsebene parallel zur Projektionsebene ausgerichtet ist, ist in Weiterbildung der Erfin- düng zusätzlich zu der ersten Entfernungsmesseinrichtung mindestens eine zweite Entfernungsmesseinrichtung vorgesehen. Diese zweite Entfernungsmesseinrichtung weist bevorzugte zweite Sendemittel zum Aussenden eines zweiten Messsignals senkrecht zur Bezugsebene auf.
Bevorzugt ist das erste Messsignal von dem zweiten Messsignal unterschiedlich, beispielsweise durch die Wahl einer unterschiedlichen Wellenlänge oder durch Pulsweitenmodulie- rung zumindest eines Messsignals. Damit in unterschiedli- chen Winkelpositionen von den beiden Entfernungsmesseinrichtungen unterschiedliche Messwerte gemessen werden können, sind die Sendemittel und/oder die Empfangsmittel der mindestens zwei Entfernungsmesseinrichtungen voneinander beabstandet angeordnet. Es liegt im Rahmen der Erfindung gemeinsame Empfangsmittel für die beiden Entfernungsmesseinrichtungen vorzusehen.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die Auswerteeinheit beim Vorsehen mindestens zweier Entfer- nungsmesseinrichtungen derart ausgebildet ist, dass sie eine Schwenkposition als die Schwenkposition bestimmt, bei der die Bezugsebene parallel zur Projektionsebene ausgerichtet ist, in der mit sämtlichen Entfernungsmesseinrich- tungen zumindest näherungsweise gleiche Entfernungen gemessen werden. Die Auswerteeinheit erkennt also, in welcher Schwenkposition die Messergebnisse der mindestens zwei Entfernungsmesseinrichtungen zumindest näherungsweise iden- tisch sind, wobei diese Schwenkposition dann vorzugsweise mit Hilfe von Signalisierungsmitteln, beispielsweise wie oben beschrieben, gekennzeichnet wird. Auch beim Vorsehen von zwei Entfernungsmesseinrichtungen ist es denkbar, die Auswerteeinheit zusätzlich oder alternativ so auszubilden, dass eine Schwenkposition als die Schwenkposition erkannt wird, in der die Bezugsebene parallel zur Projektionsebene ausgerichtet ist, in der von zumindest einer der Entfernungsmesseinrichtungen das geringste Messergebnis ermittelt wird.
Um Mess- und/oder Übertragungsfehler zu vermeiden, ist eine Anordnung der Entfernungsmesseinrichtungen von Vorteil, bei der diese bzw. die ersten und zweiten Sendemittel und/oder etwaige erste und/oder zweite Empfangsmittel (falls vorhan- den - es ist die Realisierung von gemeinsamen Empfangsmitteln möglich) gleichmäßig von der Lichtquelle beabstandet angeordnet sind.
Dies kann beispielsweise auf einfache Weise dadurch reali- siert werden, dass die beiden Sendemittel und die beiden Empfangsmittel auf Eckpunkten eines gedachten Rechtecks angeordnet sind, dessen die Eckpunkte miteinander verbindenden, gedachte Diagonalen in ihrem Schnittpunkt von dem Lichtstrahl der Lichtquelle senkrecht geschnitten werden.
Bevorzugt wird als Messsignal Licht, vorzugsweise Laserlicht eingesetzt. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung Ultraschallwellen oder andere geeignete Messsignale einzusetzen .
Die Erfindung führt neben der zuvor beschriebenen Markier- und/oder Nivelliervorrichtung auch auf ein Markier- und/oder Nivellierverfahren mit dem Lichtflecke in unterschiedlichen Parallelebenen auf einer Projektionsebene erzeugt werden können. Nach dem Ausrichten der Schwenkachse derart, dass die Schwenkachse in einer senkrecht zur Pro- jektionsebene verlaufenden X-/Y-Ebene zum Liegen kommt, d. h. die Z-Achse parallel zur Projektionsebene verläuft, wird eine eine Lichtquelle aufweisende Funktionseinheit relativ zu der Projektionsebene um die senkrecht zur Schwenkachse angeordnete Z-Achse verschwenkt, wobei in unterschiedlichen Schwenkpositionen die Entfernung eines vorzugsweise in einer Bezugsebene der Funktionseinheit liegenden Bezugspunktes zur Projektionsebene gemessen wird und auf Basis dieser Messwerte die Schwenkposition aufgefunden und eingestellt wird, in der die Bezugsebene parallel zur Projektionsebene ausgerichtet ist, bzw. in der der Lichtstrahl senkrecht auf der Projektionsebene steht. Daraufhin kann die Funktionseinheit mit Lichtquelle um die nun parallel zur Projektionsebene verlaufende Schwenkachse verschwenkt werden, wodurch in unterschiedlichen Parallelebenen Lichtflecke auf der Projektionsebene erzeugt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in: Fig. 1: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Markier- und/oder Nivelliervorrichtung,
Fig. 2: eine Draufsicht auf die Markier- und/oder Nivelliervorrichtung gemäß Fig. 1 in unterschiedlichen Schwenkpositionen einer Funktionseinheit um eine vertikale Z-Achse,
Fig. 3: eine alternative Ausführungsform einer Markier- und/oder Nivelliervorrichtung mit zwei Entfernungsmessvorrichtungen und
Fig. 4: eine Draufsicht auf die Markier- und/oder Nivel- liervorrichtung gemäß Fig. 3 in unterschiedlichen
Schwenkpositionen einer Funktionseinheit um eine vertikale Z-Achse.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In den Ausführungsbeispielen wird davon ausgegangen, dass die Projektionsebene eine Vertikalebene ist.
In Fig. 1 ist eine Markier- und/oder Nivelliervorrichtung 1 gezeigt. Diese umfasst eine als Grundplatte ausgebildete Basiseinheit 2, die auf einem Dreibeinstativ 3 (strichpunktierte Linie) mit einem längenveränderlichen Stativbein 4 angeordnet ist.
Weiterhin umfasst die Markier- und/oder Nivelliervorrichtung eine Funktionseinheit 5. Eine vordere Gehäuseseite 6 der Funktionseinheit 5 liegt dabei in einer Bezugsebene 7. Eine rechtwinklige zu der Gehäuseseite 6 verlaufende Gehäuseoberseite 8 spannt eine X-/Y-Ebene auf. In der gezeigten Grundposition ist die Gehäuseseite 8 parallel zu der Basis- einheit 2 ausgerichtet. Auf der oberen Gehäuseseite 8, sind zwei um 90° zueinander angeordnete Libellen 9, 10 vorgesehen, mit Hilfe derer die X-/Y-Ebene bzw. die obere Gehäuseseite in eine Horizontalebene bringbar ist. Hierzu muss lediglich das Stativbein 4 entsprechend längenverändert wer- den.
Der Funktionseinheit 5 ist eine Drehscheibe 12 zugeordnet, die relativ zu der Basiseinheit 2 um eine senkrecht zur Schwenkachse 15 angeordnete Z-Achse in den Pfeilrichtungen 13 verschwenkbar ist. Auf der Drehscheibe 12 ist ein sich entlang der Z-Achse erstreckender Haltearm 14 festgelegt, relativ zu dem die Funktionseinheit 5 um die Schwenkachse 15 verschwenkbar ist. Die Schwenkachse 15 verläuft senkrecht zur Z-Achse und damit parallel zu der von der X-Achse und der Y-Achse aufgespannten X-/Y-Ebene. Somit ist die Funktionseinheit 5 sowohl um die Z-Achse, als auch um die Schwenkachse 15 verschwenkbar.
Die Funktionseinheit 5 weist eine erste Entfernungsmessein- richtung 16 auf, umfassend erste Sendemittel 17 und erste Empfangsmittel 18. Mit Hilfe der ersten Entfernungsmesseinrichtung 16 ist der Abstand eines in der Bezugsebene 7 angeordneten Bezugspunktes zu einer in Fig. 2 gezeigten vertikalen Projektionsebene 19 in unterschiedlichen Schwenkpo- sitionen der Funktionseinheit 5 um die Z-Achse bestimmbar. Ferner umfasst die Funktionseinheit 5 eine Lichtquelle 20, mit der ein senkrecht zur Bezugsebene 7 verlaufender Lichtstrahl generierbar ist.
Nachdem die X-/Y-Ebene, in diesem Fall die Funktionseinheit 5, bzw. die obere Gehäuseseite 8 und damit die Schwenkachse 15, unter Zuhilfenahme der Libellen 9, 10 und des längenveränderlichen Stativbeins 4 horizontal und damit die Z- Achse vertikal ausgerichtet wurde, wird die Funktionsein- heit 5, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist um die Z-Achse verschwenkt, wobei von der ersten Entfernungsmesseinrichtung 16 die Entfernungen Ei, E2, E3 in unterschiedlichen Schwenkpositionen Si, S2, S3 der Funktionseinheit 5 um die Z-Achse bestimmt und die entsprechenden Messergebnisse Entfernungen (Ei, E2, E3) zusammen mit über einem Winkelsensor bestimmten Winkelinformationen einer nicht gezeigten Auswerteeinheit zugeleitet werden. Diese bestimmt in diesem Ausführungsbeispiel die Schwenkposition S2 als die Schwenkposition, in der die Bezugsebene 7 parallel zur Projektionsebene 19 aus- gerichtet ist, da in der Schwenkposition S2 die geringste Entfernung E2 gemessen wird. In der Schwenkposition S2 steht der von der Lichtquelle 20 erzeugte Lichtstrahl sowohl senkrecht auf der Projektionsebene 19, als auch auf der Bezugsebene 7. Die Auswerteeinheit ist signalleitend mit nicht gezeigten Signalisierungsmitteln zur Anzeige bzw. Kennzeichnung der Schwenkposition S2 verbunden. In dieser Schwenkposition S2 kann nun die Funktionseinheit 5 um die in Fig. 1 gezeigte, horizontal ausgerichtete Schwenkachse 15 verschwenkt werden, wodurch Lichtflecke in unterschied- liehen, parallelen Horizontalebenen auf der Projektionsebene 19 erzeugt werden. In den Fig. 3 und Fig. 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel gezeigt. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zu dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel eingegangen. Im Hinblick auf die Gemeinsamkeiten wird auf die vorherige Figurenbeschreibung sowie auf die Fig. 1 und Fig. 2 verwiesen.
Die Markier- und/oder Nivelliervorrichtung 1 gemäß Fig. 3 umfasst wie die Markier- und/oder Nivelliervorrichtung 1 gemäß Fig. 1 eine Lichtquelle 20. Zusätzlich zu der ersten Entfernungsmesseinrichtung 16, mit ihren ersten Sendemitteln 17 und ihren ersten Empfangsmitteln 18 weist die Markier- und/oder Nivelliervorrichtung 1 gemäß Fig. 3 eine zweite Entfernungsmesseinrichtung 21 mit zweiten Sendemit- teln 22 und zweiten Empfangsmitteln 23 auf. Die Sendemittel 17, 22 und die Empfangsmittel 18, 23 begrenzen die Eckpunkte eines Rechtecks 11, wobei die Diagonalen des Rechteckes 11 in ihrem Schnittpunkt von dem von der Lichtquelle 20 erzeugten Lichtstrahl geschnitten werden. Die Sendemittel 17, 22 und die Empfangsmittel 18, 23 sind somit zum einen voneinander beabstandet und zum anderen gleichmäßig von der Lichtquelle 20 bzw. von dem von ihr erzeugten Lichtstrahl beabstandet angeordnet.
Die nicht gezeigte, signalleitend mit den beiden Entfernungsmesseinrichtungen 16, 21 verbundene Auswerteeinheit bestimmt die Schwenkposition S2 der Funktionseinheit 5 um die Z-Achse als die Schwenkposition, in der die Bezugsebene 7 parallel zur Projektionsebene 19 ausgerichtet ist, in der von beiden Entfernungsmesseinrichtungen 16, 21 der gleiche Abstand zwischen zwei in der Bezugsebene 7 liegenden Bezugspunkten zu der Projektionsebene 19 gemessen wird. Die Vorgehensweise bei der Bestimmung der Schwenkposition (Si) ist schematisch in Fig. 4 gezeigt. In der Schwenkposition Si werden von den beiden Entfernungsmesseinrichtungen unterschiedliche Entfernungen (Ei' und Ei) zur Projektionsebene 19 gemessen, wohingegen in der Schwenkebene S2 identische Entfernungen E2' und E2 gemessen werden.

Claims

Ansprüche
1. Markier- und/oder Nivelliervorrichtung mit einer Lichtquelle (20) vorzugsweise einer Laserstrahlquel- Ie, zum Projizieren eines, insbesondere punkt- und/oder linienförmigen, Lichtstrahls, dessen Längsachse senkrecht zu einer Bezugsebene (7) verläuft, auf eine Projektionsebene (19),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung (1) eine, um eine relativ zu einer Schwenkachse (15) sowie um eine senkrecht zur Schwenkachse (15) verlaufende Z-Achse verschwenkba- re, die Lichtquelle (20) aufweisende Funktionseinheit (5) aufweist, die mindestens eine erste Entfernungsmesseinrichtung (16) zur Bestimmung von Entfernungen eines Bezugspunktes der Funktionseinheit (5) zu der Projektionsebene (19) in unterschiedlichen Schwenkpositionen beim Verschwenken der Funktionseinheit (5) um die Z-Achse sowie mindestens eine Auswerteeinheit aufweist, mit der die Schwenkposition der Funktionseinheit (5), in der die parallel zur Schwenkachse (15) angeordnete Bezugsebene (7) paral- IeI zur Projektionsebene (19) ausgerichtet ist, auf Basis der mit der ersten Entfernungsmesseinrichtung (16) ermittelten Entfernungen bestimmbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquelle (20) eine Optikeinheit zum Erzeugen eines linienförmigen Lichtflecks auf der Projektionsebene zugeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass optische und/oder akustische Signalisierungs- mittel zum Anzeigen und/oder zum Kennzeichnen der Schwenkposition (S2) der Funktionseinheit (5) um die Z-Achse vorgesehen sind, in der die Bezugsebene (7) parallel zur Projektionsebene (19) ausgerichtet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Entfernungsmesseinrichtung (16) erste Sendemittel (17) zum Aussenden eines ersten Messsignals, vorzugsweise senkrecht zur Bezugsebene (7), sowie erste Empfangsmittel (17) zum Empfangen des an der Projektionsebene (19) reflektierten ersten Messsignals aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, dass sie eine Schwenkposition als die Schwenkpositi- on (S2) bestimmt, in der die Bezugsebene (7) parallel zur Projektionsebene (19) ausgerichtet ist, in der die geringste Entfernung des, vorzugsweise in der Bezugsebene (7) liegenden, Bezugspunktes zur Projektionsebene (19) gemessen wird.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (5) mindestens eine zweite Entfernungsmesseinrichtung (21), mit zweiten Sendemitteln (22) zum Aussenden eines zweiten Messsignals, vorzugsweise senkrecht zur Bezugsebene (7), aufweist, und dass die ersten und zweiten Sendemittel (17, 22) und/oder etwaige erste und zweite Empfangsmittel (18, 23) voneinander beabstandet angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, dass sie eine Schwenkposition als die Schwenkposition (S2) bestimmt, in der die Bezugsebene (7) parallel zur Projektionsebene (19) ausgerichtet ist, in der die mit der ersten und der zweiten Entfernungsmesseinrichtung (16, 21) zumindest näherungsweise gleiche Entfernungen gemessen werden.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Sendemittel (17, 22) und/oder etwaige erste und/oder zweite Empfangsmittel (18, 23) gleichmäßig von der Lichtquelle (20) beabstandet angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Sendemittel (17, 22) und die ersten und zweiten Empfangsmittel (18, 23) auf den Eckpunkten eines gedachten Rechtecks (11) angeordnet sind, dessen gedachte Diagonalen in ihrem Schnittpunkt von dem von der Lichtquelle (20) er¬ zeugten Lichtstrahl senkrecht geschnitten werden.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendemittel (17, 22) Ultraschallwellen oder Lichtwellen aussendend ausgebildet sind.
11. Verfahren zum Projizieren eines, insbesondere punkt- oder linienförmigen, Lichtstrahls in unterschiedli¬ chen Parallelebenen auf einer Projektionsebene (19) , vorzugsweise mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: ■ Ausrichten einer senkrecht zu einer Z-Achse verlaufenden Schwenkachse (15) derart, dass diese in einer zur Projektionsebene senkrecht verlaufenden X-/Y-Ebene angeordnet ist, und ■ Ausrichten einer um die Z-Achse verschwenkba- ren, eine Lichtquelle (20) zum Aussenden einen
Lichtstrahls senkrecht zu einer Bezugsebene (7) aufweisenden Funktionseinheit (5) derart, dass die Bezugsebene (7) parallel zur Projek¬ tionsebene (19) ausgerichtet ist, wobei das Ausrichten unter Zuhilfenahme mindestens einer
Entfernungsmesseinrichtung (16, 21) unter Berücksichtigung von mit der Entfernungsmesseinrichtung (16, 21) gemessenen Entfernungen eines Bezugspunktes zu der Projektionsebene (19) in unterschiedlichen Schwenkpositionen der
Funktionseinheit (5) durchgeführt wird, und Verschwenken der Funktionseinheit (5) um die Schwenkachse (15) zum Erzeugen von Markierungen in unterschiedlichen Parallelebenen.
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